Vesoljski teleskop Kepler: Prvotni lovec na eksoplanet

Nasin vesoljski teleskop Kepler je bil vesoljski observatorij, namenjen iskanju planetov zunaj našega sončnega sistema, s posebnim poudarkom na iskanju planetov, ki bi lahko bili podobni Zemlji. Opazovalnica je bila v obratovanju slabih devet let, od zagona marca 2009 do razgradnje 15. novembra 2018.



Zbogom, Kepler: NASA izklopi ploden vesoljski teleskop za lov na planete



Od Keplerjevega izstrelitve so astronomi odkrili na tisoče ekstra sončnih planetov, oz eksoplaneti samo s tem teleskopom. Večina jih je planetov, ki so med velikostjo Zemlje in Neptun (kar je štirikrat večja od Zemlje). Mnogi od teh planetov so odkrili v območju ozvezdja Cygnus približno v velikosti dlani, ki je bila na dosegu roke, kamor je Kepler kazal prva štiri leta svojega poslanstva.

Po podatkih Arhiv NASA Exoplanet . Misija se je nadaljevala precej dlje od predvidenega končnega datuma, čeprav so mehanske težave leta 2013 prisilile vodje misije, da ustvarijo spremenjeno misijo 'K2', v kateri je Kepler uporabil pritisk sončne svetlobe, da se je stabiliziral in preusmeril pogled na različne točke neba.



Z uporabo tranzitnih podatkov teleskopa Kepler za planet b so znanstveniki predvideli, da bo drugi planet c, okoli mase Saturna, krožil okoli oddaljene zvezde KOI-872. Ta raziskava, ki jo vodita Southwest Research Institute in Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, zagotavlja dokaze o urejeni razporeditvi planetov, ki krožijo okoli KOI-872, kar ni v nasprotju z lastnim sončnim sistemom.

Raziskava Keplerjevega teleskopa je pokazala dokaze o urejeni razporeditvi planetov, ki ni podobna našemu sončnemu sistemu, ki kroži okoli zvezde, imenovane KOI-872.(Zasluga za sliko: Southwest Research Institute)

Kako se je Kepler začel

Kepler je bil zamisel Znanstvenik NASA William J. Borucki , ki je delal na znanstvenih instrumentih za Program Apollo . Od leta 1983 se je Borucki v Nasi začel zavzemati za misijo, ki bi iskala eksoplanete z opazovanjem tranzitov - dogodkov, v katerih planet prehaja pred svojo zvezdo, gledano z vidika Zemlje. Boruckijev koncept je NASA štirikrat zavrnila, saj je agencija zahtevala različne dokaze, da je bila misija tehnološko in finančno izvedljiva. NASA je misijo končno odobrila leta 2001.



Kepler je bil del NASA-inoga programa Discovery, ki financira cenejša vesoljska plovila za raziskovanje sončnega sistema. Kepler je bil izbran istočasno kot Zora , vesoljsko plovilo, ki je obiskalo male svetove Vesta in Ceres .

Na predavanju v Inštitut Carl Sagan na Univerzi Cornell, Borucki je pojasnil: „[Kepler] hkrati gleda na več kot 170.000 zvezd in išče planete, ki prečkajo njihovo zvezdo in blokirajo svetlobo. Z blokiranjem te svetlobe lahko ugotovimo, kako velik je planet v primerjavi z zvezdo, in ko se ponovi, lahko ugotovimo orbitalno obdobje. Iz Keplerjevega tretjega zakona lahko sklepamo, kako daleč je planet od zvezde. Če pogledamo lastnosti zvezde, lahko ugotovimo, kako vroč je lahko ta planet. '

Preberite več: Astronom Johannes Kepler je odkril skrivnosti gibanja planetov



Tretji Keplerjev zakon, imenovan po astronomu Johannesu Keplerju (1571-1630), pravi, da če poznate dolžino leta planeta (njegovo orbitalno obdobje) in maso njegove starševske zvezde, lahko izračunate njegovo povprečno razdaljo od zvezde.

Ena od velesil vesoljskega teleskopa Kepler je njegova sposobnost merjenja svetilnosti zvezde do drobnega odstotka. Ta natančna fotometrija je potrebna za odkrivanje drobnega zatemnitve, ki ga povzroči planet pred svojo zvezdo. Na primer, Jupiter, ki poteka pred soncem, blokira približno 1% sončne svetlobe; Zemlja blokira manj kot 0,01%.

V prvih letih lova na eksoplanete so astronomi najbolje našli velike plinske velikane - Velikost Jupitra in večji - ki so se skrivali blizu njihove matične zvezde. Dodatek Keplerjeve občutljive fotometrije (pa tudi bolj izpopolnjen lov na planete s tal) pomeni, da so astronomi odkrili več 'super-Zemlj' ali planetov, ki so le nekoliko večji od Zemlje, vendar imajo skalnato površino. Keplerjeve najdbe astronomom omogočajo tudi razvrščanje eksoplanetov v vrste, kar pomaga razumeti njihov izvor.

Polje 4,5 milijona zvezd skozi pogled na segmentni teleskop - pravokotne fotografije zvezd, razporejenih na črnem polju. Vesoljski teleskop Kepler je odprl svoj

(Zasluga za sliko: NASA/Ames/J. Jenkins)

Primarno poslanstvo

Teleskop Kepler, vreden 600 milijonov dolarjev, je bil lansiran leta 2009 v pričakovanju, da bo deloval eno leto.

V prvih dneh je bil pomemben del Keplerjevih operacij odprava lažno pozitivnih rezultatov. Ker lahko navidezno zatemnitev zvezd poteka tudi z drugimi sredstvi, razen tranzitov eksoplaneta (na primer zaradi naravne variabilnosti zvezde, zvezdnih peg ali druge zvezde ali para zvezd nekje v istem vidnem polju), je bil vsak kandidat kandidat potrjen z drugimi teleskopi, na splošno z merjenjem gravitacijskega 'nihanja', ki ga pokaže zvezda kot odziv na vrtljivi planet.

Toda prvotno poslanstvo Keplerja ni bilo toliko v identifikaciji posameznih eksoplanetov, temveč v popisu čim več zvezd in oceni odstotka zvezd, ki gostijo planete.

Ko je Kepler nabiral izkušnje, so se začele uporabljati statistične metode. Na primer, februarja 2014 so astronomi uvedli novo tehniko, imenovano 'preverjanje po večkratnosti', ki ločuje sisteme z več planeti od sistemov z več zvezdami in tako najde veliko eksoplanetov hkrati. S to tehniko je ekipa razkrila 715 potrjenih planetov v eni izdaji, s čimer je do takrat nastala največja serija planetov v eni sami objavi.

Povezano: Galerija: Svet Keplerjevih planetov

Kepler je bil odobren daleč nad prvotno dolžino misije in je deloval v redu do maja 2013, ko je odpovedala druga od štirih reakcijskih koles ali žiroskopov. Teleskop potrebuje vsaj tri od teh naprav, da ostane usmerjen v pravo smer. Takrat je NASA dejala, da je teleskop sicer v dobrem stanju, in raziskala nadomestne ideje o misiji za strojno opremo.

Zvezda sije za skoraj silhuetiranim vesoljskim teleskopom Kepler, ki je grobo cilidričen objekt z izrastki na koncu najbolj oddaljenem od gledalca. V daljavi majhen modri planet.

Umetnikova ilustracija Nasinega vesoljskega teleskopa Kepler, ki lovi eksoplanete.(Zasluga za sliko: NASA)

Novo poslanstvo

V nekaj mesecih je agencija pripravila novo misijo za vesoljski teleskop, ki jo je poimenovala K2. Misija bi uporabila sonce sončni veter za stabilizacijo teleskopa več mesecev naenkrat. Nato bi se približno štirikrat na leto teleskop, ki je dolg približno 4,7 metra in premer 9 čevljev (2,7 m), obrnil na drugo vidno polje, ko bi se sonce preveč približalo senzorjem.

Povezano: NASA-jevo prizadeto vesoljsko plovilo Kepler, ki lovi planete, se približuje novi misiji

Julija 2015, ko se je nova misija ustalila, se je Borucki, takrat še vedno glavni raziskovalec, po 53 letih službovanja pri NASA upokojil. agencijo .

Medtem ko je bil odkritje planetov z novo misijo manjše, so se nove najdbe nadaljevale. Januarja 2016 je NASA na podlagi opazovanj K2 objavila odkritje več kot 100 novih planetov. 'To je potrditev sposobnosti celotnega programa K2, da najde veliko število resničnih, verodostojnih planetov,' je dejal Ian Crossfield, astronom z univerze v Arizoni, na letnem srečanju Ameriškega astronomskega društva, med katerim je bila razglasjena najdba.

Povezano: Nasin Kepler se vrača s 100 novimi odkritji eksoplaneta

Kepler je pregledal TRAPPIST-1 sistem-v katerem je verjetno več planetov velikosti Zemlje-med decembrom 2016 in marcem 2017. Februarja je druga ekipa astronomov objavila, da je bilo najdenih več planetov velikosti Zemlje. Keplerjevi znanstveniki so nato iz svojih opazovanj TRAPPIST-1 objavili neobdelane podatke, ki jih lahko druge skupine analizirajo, če jih to zanima.

Februarja 2018 je NASA objavila novo Keplerjevo podatke o 95 novih planetih, najdenih med misijo K2. Eden od teh planetov je krožil okoli svetle zvezde, zaradi česar je bil lahek kandidat za spremljanje zemeljskega observatorija.

Primerjava Zemlje in Kepler-1649c, eksoplaneta, ki je le 1,06-krat večji od Zemlje

Eden od planetov, ki se nahajajo s teleskopom Kepler, je bil Kepler-1649c, eksoplanet, ki je le 1,06-kratni polmer Zemlje. Znanstveniki so odkrili ta planet leta 2020 med analizo starih opazovanj iz Keplerja, ki se je leta 2018 upokojil.(Zasluga za sliko: NASA/Amesov raziskovalni center/Daniel Rutter)

Velika odkritja

Zahvaljujoč Keplerju zdaj vemo, kako pogosto imajo druge zvezde planete.

'V bistvu ima vsaka zvezda planet. To je velika stvar in pred Keplerjem ni bila cenjena, 'je dejal nekdanji znanstvenik projekta Kepler Nick Gautier v izjavo sprostili ob upokojitvi teleskopa.

V prvih sedmih letih delovanja Keplerja in K2 je izdala NASA dva ducata sporočil za javnost napovedujejo na novo odkrite eksoplanete, pogosto v velikih serijah.

Junija 2017 je prišlo do končne objave podatkov iz Keplerjevega primarnega poslanstva. Keplerjeve potrjene planetarne najdbe so bile povečane na 2.335. Skupaj s potencialnimi planeti je bilo skupno 4.034.

Povezano: Nasin vesoljski teleskop Kepler najde na stotine novih eksoplanetov, kar skupaj poveča na 4.034

Misija K2 je trajala tako dolgo, kot je bila primarna misija, in skupaj je Keplerjevo število anketiranih zvezd povečalo na več kot 500.000. sporočilo za javnost NASA .

Drug velik dosežek je bilo odkrivanje velike raznolikosti planetarnih sistemov, ki so tam zunaj. Planetni sistemi lahko obstajajo v kompaktnih postavitvah znotraj meja ekvivalenta Merkurjeve orbite. Lahko celo krožijo okoli dveh zvezd, podobno kot Tatooine v Vojna zvezd vesolje. V razburljivi najdbi za tiste, ki iščejo življenje onkraj Zemlje, je teleskop razkril, da so majhni skalnati planeti, podobni Zemlji, pogostejši od večjih plinskih velikanov, kot je Jupiter.

Povezano: 'Tujevska megastruktura' je izključila nekaj čudnega zatemnitve zvezde

Umetnik

Umetnikov prikaz dolgoživega vesoljskega teleskopa Kepler in nekaterih planetov, ki jih je odkril v svojem skoraj desetletju vesolja.(Zasluga za sliko: NASA)

Drugi čudni svetovi, ki jih je odkril teleskop, so Kepler-62e in Kepler-62f-dva vodna sveta, ki imata verjetno svetovni ocean, za razliko od Zemlje, ki ima precejšen del suhe zemlje. Planeti so oddaljeni približno 1200 svetlobnih let v ozvezdju Lyra in so blizu velikosti Zemlje.

Dolgotrajna Keplerjeva opazovanja zvezde KIC 8462852, znane tudi kot 'Tabbyjeva zvezda', so razkrila bizaren vzorec zatemnitve in posvetlitve. Astronomi še vedno poskušajo ugotoviti naravo nenavadnih sprememb svetlosti, ki jih pripisujejo karkoli, od kometov do neenakomernega obroča prahu in celo tujerodne megastrukture.

Povezano: NASA-in Kepler, ki lovi planete, se loteva skrivnosti 'sedmih sester' Plejad

Keplerjeva velika občutljivost na spreminjajočo se svetlost zvezd je bila izkoriščena za Plejade , znana kopica zvezd, ki je oddaljena le 400 svetlobnih let in je vidna s prostim očesom. Keplerjeva opažanja so najboljše doslej spremljala njihovo variabilnost. Priložen je tudi teleskop nove meritve eksplodirajočih zvezd in zvočni valovi znotraj zvezd .

Konec misije

Kepler je bil lansiran s 3 litri (12 kilogramov) hidrazina v rezervoarju za gorivo. Gorivo poganja potisnike, ki pomagajo pri popravljanju drsenja in izvajajo velike manevre, vključno s kazanjem na nova vidna polja in usmerjanjem svojih oddajnikov na Zemljo, da navzdol prenesejo znanstvene podatke in sprejmejo ukaze. Ker Kepler nima natančnega merilnika na rezervoarju za gorivo, so inženirji lahko ocenili le, kdaj mu je zmanjkalo goriva.

Marca 2018 je NASA objavila, da pričakuje, da se bo rezervoar za gorivo vesoljskega plovila v naslednjih mesecih izsušil. Nekaj ​​več kot sedem mesecev pozneje, 30. oktobra, je NASA potrdila, da je Keplerju zmanjkalo bencina. Inženirji so poslali uradni uradni ukaz za lahko noč razgradili vesoljsko plovilo 15. novembra 2018 - po naključju 388. obletnica smrti Johannesa Keplerja.

Povezano: Nasin vesoljski teleskop Kepler, ki lovi planete, je narejen. Kaj se bo zgodilo z njim?

Čeprav je nedejaven, bo Kepler nadaljeval svojo orbito okoli Zemlje okoli Sonca, ki bo šel skozi Zemljino okolico (na varni razdalji) leta 2060 in spet leta 2117.

Keplerjevo vlogo vodilnega vesoljskega teleskopa za lov na eksoplanete je prevzel Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), ki je bil izstreljen 18. aprila 2018 in je svojo prvotno misijo zaključil 11. avgusta 2020, preden je začel podaljšano fazo misij. Medtem ko je bilo Keplerjevo poslanstvo predvsem statistično-odkriti, ali so eksoplaneti velikosti Zemlje pogosti-je TESS zasnovan tako, da identificira posebne sisteme eksoplanetov, ki jih je treba nadalje preučiti.

Dodatni viri:

Ta članek je 26. januarja 2021 posodobil sodelavec demokratija.eu Steve Fentress