• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Hejdå Kepler, hej TESS – skickar stafettpinnen i sökandet efter avlägsna planeter

    Föreställd utsikt från Kepler-10b, en planet som kretsar kring en av de 150, 000 stjärnor som rymdfarkosten Kepler övervakar. Kredit:NASA/Kepler Mission/Dana Berry, CC BY

    I århundraden, människor har undrat över möjligheten att andra jordar kretsar kring avlägsna stjärnor. Kanske skulle några av dessa främmande världar hysa konstiga livsformer eller ha en unik och talande historia eller framtid. Men det var först 1995 som astronomer såg de första planeterna som kretsade runt solliknande stjärnor utanför vårt solsystem.

    Under det senaste årtiondet, särskilt, antalet planeter som är kända för att kretsa kring avlägsna stjärnor växte från under 100 till långt över 2, 000, med ytterligare 2, 000 troliga planeter väntar på bekräftelse. De flesta av dessa nya upptäckter beror på en enda strävan - NASA:s Kepler-uppdrag.

    Kepler är en rymdfarkost som rymmer ett 1-meters teleskop som lyser upp en 95 megapixel digitalkamera storleken på ett kakblad. Instrumentet upptäckte små variationer i ljusstyrkan på 150, 000 avlägsna stjärnor, letar efter tecken på en planet som blockerar en del av stjärnljuset när det passerar över teleskopets siktlinje. Den är så känslig att den kan upptäcka en fluga som surrar runt en enda gatlykta i Chicago från en omloppsbana ovanför jorden. Den kan se stjärnor skaka och vibrera; den kan se stjärnfläckar och blossar; och, i gynnsamma situationer, den kan se planeter så små som månen.

    Keplers tusentals upptäckter revolutionerade vår förståelse av planeter och planetsystem. Nu, dock, rymdfarkosten är nästan slut på sitt hydrazinbränsle och kommer att avsluta sitt fantastiska liv någon gång under de närmaste månaderna. Lyckligtvis för planetjägare, NASA:s kommande TESS-uppdrag väntar i kulisserna och kommer att ta över exoplanetsökningen.

    Antalet bekräftade exoplaneter fortsätter att växa. Kredit:NASA/Ames Research Center/Wendy Stenzel och University of Texas i Austin/Andrew Vanderburg, CC BY

    Keplers historia

    Kepler-uppdraget skapades i början av 1980-talet av NASA-forskaren Bill Borucki, med senare hjälp av David Koch. Just då, det fanns inga kända planeter utanför solsystemet. Kepler sattes så småningom ihop på 2000-talet och lanserades i mars 2009. Jag gick med i Kepler Science Team 2008 (som en storögd rookie), så småningom var ordförande för gruppen som studerade planeternas rörelser med Jack Lissauer.

    Ursprungligen, uppdraget var planerat att pågå i tre och ett halvt år med möjliga förlängningar så länge som bränslet, eller kameran, eller så höll rymdskeppet. Allteftersom tiden gick, delar av kameran började misslyckas men uppdraget har fortsatt. Dock, 2013 när två av dess fyra stabiliserande gyron (tekniskt "reaktionshjul") stannade, det ursprungliga Kepler-uppdraget avslutades i praktiken.

    Forskare kan bestämma storleken eller radien på en planet genom att mäta djupet på sänkningen i ljusstyrka och veta storleken på stjärnan. Kredit:NASA Ames, CC BY

    Även då, med lite uppfinningsrikedom, NASA kunde använda reflekterat ljus från solen för att styra rymdfarkosten. Uppdraget döptes om till K2 och fortsatte att hitta planeter i ytterligare ett halvt decennium. Nu, med bränslemätaren nästan tom, verksamheten med planetjakt håller på att avvecklas och rymdfarkosten kommer att lämnas på drift i solsystemet. Den slutliga katalogen över planetkandidater från det ursprungliga uppdraget slutfördes i slutet av förra året och de sista observationerna av K2 håller på att avslutas.

    Keplers vetenskap

    Att pressa den kunskap vi kan från dessa data kommer att fortsätta i många år framöver, men det vi har sett hittills har förvånat forskare över hela världen.

    Förbereder förlansering av rymdfarkosten Kepler 2009. Kredit:NASA/Tim Jacobs, CC BY

    Vi har sett några planeter som kretsar kring sina värdstjärnor på bara några timmar och som är så varma att ytberget förångas och släpar efter planeten som en kometsvans. Andra system har planeter så nära varandra att om du skulle stå på ytan av en, den andra planeten skulle verka större än 10 fullmånar. Ett system är så packat med planeter att åtta av dem är närmare sin stjärna än jorden är solen. Många har planeter, och ibland flera planeter, kretsar inom den beboeliga zonen för sin värdstjärna, där flytande vatten kan finnas på deras ytor.

    Som med alla uppdrag, Kepler-paketet kom med avvägningar. Den behövde stirra på en enda del av himlen, blinkar var 30:e minut, i fyra raka år. För att studera tillräckligt många stjärnor för att göra sina mätningar, stjärnorna måste vara ganska avlägsna – precis som när man står mitt i en skog, det finns fler träd längre ifrån dig än precis bredvid dig. Avlägsna stjärnor är mörka, och deras planeter är svåra att studera. Verkligen, en utmaning för astronomer som vill studera egenskaperna hos Kepler-planeter är att Kepler i sig ofta är det bästa instrumentet att använda. Högkvalitativa data från markbaserade teleskop kräver långa observationer på de största teleskopen – värdefulla resurser som begränsar antalet planeter som kan observeras.

    Vi vet nu att det finns minst lika många planeter i galaxen som det finns stjärnor, och många av dessa planeter är helt olik vad vi har här i solsystemet. Att lära sig egenskaperna och personligheterna hos den stora variationen av planeter kräver att astronomer undersöker de som kretsar kring ljusare och närmare stjärnor där fler instrument och fler teleskop kan användas.

    NASA-forskare kom på hur man använder soltryck för att stabilisera Kepler. Kredit:NASA Ames/W Stenzel, CC BY

    Ange TESS

    NASA:s Transiting Exoplanet Survey Satellite-uppdrag, ledd av MIT:s George Ricker, är planerad att lanseras inom de närmaste veckorna och kommer att söka efter planeter med samma detektionsteknik som Kepler använde. TESS bana, istället för att vara runt solen, kommer att ha en nära relation med månen:TESS kommer att kretsa runt jorden två gånger för varje månbana. TESS observationsmönster, istället för att stirra på en enda del av himlen, kommer att skanna nästan hela himlen med överlappande synfält (ungefär som kronbladen på en blomma).

    Med tanke på vad vi lärde oss av Kepler, astronomer förväntar sig att TESS ska hitta tusentals fler planetsystem. Genom att undersöka hela himlen, vi kommer att hitta system som kretsar runt stjärnor 10 gånger närmare och 100 gånger ljusare än de som hittats av Kepler – vilket öppnar upp nya möjligheter för att mäta planetmassor och densiteter, studerar deras atmosfärer, karaktärisera sina värdstjärnor, och fastställande av den fullständiga naturen hos de system där planeterna finns. Denna informationen, i tur och ordning, kommer att berätta mer om vår egen planets historia, hur livet kan ha börjat, vilka öden vi undvek och vilka andra vägar vi kunde ha gått.

    Varaktigheten av TESS observationer på himlaklotet, med hänsyn till överlappningen mellan sektorer. Kredit:NASA, CC BY

    Jakten på att hitta vår plats i universum fortsätter när Kepler avslutar sin del av resan och TESS tar stafettpinnen.

    Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.




    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com