Космический телескоп НАСА «Кеплер» был обсерваторией в космосе, предназначенной для поиска планет за пределами нашей солнечной системы, с особым вниманием к поиску планет, которые могут напоминать Землю. Обсерватория находилась в эксплуатации чуть менее 9 лет, от ее запуска в марте 2009 года до ее вывода из эксплуатации 15 ноября 2018 года.
С момента запуска обсерватории астрономы открыли тысячи только солнечных планет, или экзопланет, только с помощью этого телескопа. Большинство из них - планеты размером с Землю и Нептун (что в четыре раза больше Земли). Многие из этих планет были обнаружены в небольшом районе созвездия Лебедя, где Кеплер был отмечен в течение первых четырех лет своей миссии.
Кеплер обнаружил 2682 экзопланеты за время своего существования, и есть более 2900 планет-кандидатов, ожидающих подтверждения - история показывает, что большинство из них - реальные сделки. Миссия продолжалась намного дольше запланированного срока ее окончания, хотя проблемы с указанием в 2013 году вынудили руководителей миссий создать миссию K2, в которой Кеплер переворачивал свой взгляд на разные точки неба.
В первые годы поисков экзопланет астрономам лучше всего удавалось найти огромных газовых гигантов - размером с Юпитер и больше - которые скрывались рядом с их родительской звездой. Добавление Кеплера (а также более изощренная охота на планеты с земли) означает, что было найдено больше «суперземлей», или планет, которые немного больше Земли, но имеют скалистую поверхность. Находки Кеплера также позволяют астрономам начать группировать экзопланеты по типам, что помогает понять их происхождение.
Основная миссия
Кеплер стоимостью 600 миллионов долларов был запущен в 2009 году с расчетом на год. Это было частью программы Discovery НАСА, которая нацелена на более дешевые космические корабли для исследования Солнечной системы; Кеплер был выбран в 2001 году одновременно с Dawn, космическим кораблем, который посетил маленькие миры Веста и Церера.
Взглянув на фиксированное место в созвездии Лебедя, телескоп Кеплера постоянно отслеживал 100 000 звезд главной последовательности для планет. Телескоп обнаружил экзопланеты, наблюдая за тусклыми звездами, проходящими перед ними.
Поскольку затемнение звезды также может происходить с помощью других средств (например, другой звезды, слегка падающей по поверхности), в первые дни эти планеты подтверждались с помощью других телескопов, как правило, путем измерения гравитационного «колебания», которое планета имеет на звезде.
Однако в феврале 2014 года астрономы впервые применили новую технику, называемую «проверка множественностью», которая работает в системах с несколькими планетами. Согласно теории, звезда с несколькими планетами вокруг нее является гравитационно устойчивой, в то время как звезда, являющаяся частью сплоченной системы звезд, будет иметь более неустойчивую систему из-за массивной гравитации каждой звезды. Используя эту технику, команда представила 715 подтвержденных планет в одном выпуске, который был тогда крупнейшим одиночным объявлением. [Галерея: Мир планет Кеплера]
Kepler был одобрен далеко за пределы своей первоначальной продолжительности полета и работал без сбоев до мая 2013 года, когда отказали вторые из четырех реактивных колес или гироскопов. Телескоп нуждается в по крайней мере трех из этих устройств, чтобы оставаться направленным в правильном направлении. В то время НАСА заявило, что телескоп все еще находится в хорошем состоянии, и исследовало альтернативные идеи для аппаратного обеспечения.
Новая миссия
В течение нескольких месяцев агентство выступило с миссией, которую назвали «K2». Миссия по существу использовала бы солнечный ветер Солнца, чтобы стабилизировать наведение телескопа в течение нескольких месяцев за один раз. Затем, примерно четыре раза в год, телескоп, длина которого составляет около 15 футов (4,7 метра) и диаметром 9 футов (2,7 метра), будет перемещаться в другое поле зрения, когда солнце окажется слишком близко к его датчикам.
В то время как скорость открытия планет меньше с новой миссией, новые открытия продолжают объявляться. К январю 2016 года более 100 новых планет было обнаружено методом К2. «Это подтверждение способности всей программы K2 находить большое количество истинных, добросовестных планет», - сказал Аэн Кроссфилд, астроном из Университета Аризоны, во время ежегодного собрания Американского астрономического общества, во время которого была объявлена находка.
Кеплер исследовал систему TRAPPIST-1, в которой, вероятно, есть несколько планет размером с Землю, в период с декабря 2016 года по март 2017 года. В феврале другая группа астрономов объявила, что было найдено больше планет размером с Землю. Затем ученые Kepler опубликовали необработанные данные из своих наблюдений TRAPPIST-1 для анализа другими группами, если они были заинтересованы.
В феврале 2018 года НАСА выпустило очередной выпуск данных Кеплера с 95 новыми планетами, найденными во время миссии K2. Одна из этих планет вращалась вокруг яркой звезды, что делало ее легким кандидатом для наблюдения наземной обсерваторией.
Основные открытия
Главным достижением Кеплера было открытие огромного разнообразия планетных систем, которые существуют там. Системы планет могут существовать в компактном расположении в пределах эквивалента орбиты Меркурия. Они могут даже вращаться вокруг двух звезд, как Татуин во вселенной Звездных войн. И в захватывающей находке для тех, кто ищет жизнь за пределами Земли, телескоп показал, что маленькие каменистые планеты, похожие на Землю, встречаются чаще, чем крупные газовые гиганты, такие как Юпитер.
У НАСА было громкое объявление в феврале 2014 года, когда первые два года наблюдений Кеплера позволили астрономам подтвердить 715 новых миров за один улов. Однократный массовый выпуск информации почти удвоил число известных планет почти до 1700.
В мае 2016 года был опубликован еще один огромный выпуск данных, в котором было объявлено о 1284 новых планетах. Находки Кеплера в то время насчитывали 2235 планет, а общее количество обнаруженных экзопланет (по всем обсерваториям) составило около 3200.
В следующем году, в июне 2017 года, был опубликован окончательный вариант данных основной миссии Кеплера. Подтвержденные планетные находки Кеплера были увеличены до 2335. С учетом потенциальных планет общее количество составило 4034.
Кеплер также выполнил свою миссию по поиску планеты размером примерно с Землю в обитаемом районе звезды. Экзопланета, получившая название Kepler-69c, находится на расстоянии около 2700 световых лет, а ее диаметр примерно в 1,5 раза больше диаметра Земли.
Другие странные миры, обнаруженные телескопом, включают Kepler-62e и Kepler-62f, два водных мира, которые, вероятно, имеют глобальный океан - в отличие от Земли, которая имеет значительную долю засушливых земель. Планеты находятся на расстоянии около 1200 световых лет в созвездии Лиры и близки к размерам Земли.
Многолетние наблюдения Кеплера над звездой KIC 8462852 выявили причудливую картину затемнения и осветления. Астрономы все еще пытаются выяснить природу изменений яркости, которые были приписаны чему-либо от комет до неровного кольца пыли к менее вероятному объяснению, что это - мегаструктура иностранца.
Способность Кеплера смотреть на изменяющуюся яркость звезд использовалась для Плеяды, известного скопления звезд, которое находится всего в 400 световых годах от нас и видно невооруженным глазом. Наблюдения Кеплера обеспечили лучшее отслеживание их изменчивости.
Конец миссии
Kepler был запущен с 3 галлонами (12 кг) гидразина в его топливном баке. Топливо приводит в движение двигатели, которые помогают корректировать дрейф и выполнять большие маневры, включая указание на новые поля зрения и ориентацию его передатчиков на Землю для передачи научных данных по нисходящей линии связи и получения команд. Поскольку у Kepler нет точного указателя уровня топлива в топливном баке, инженеры могли оценить только, когда у него кончился запас топлива. В марте 2018 года НАСА объявило, что ожидает, что топливный бак космического корабля иссякнет в последующие месяцы. Чуть более семи месяцев спустя, 30 октября, НАСА подтвердило, что у Кеплера нет газа, а космический корабль был официально выведен из эксплуатации 15 ноября.
В то время как Кеплер достиг конца своего жизненного цикла, другой космический корабль может занять его место. Новый космический корабль для охоты за экзопланетами, получивший название «Транзитный обзорный спутник экзопланет» (TESS), запущенный 18 апреля 2018 года и начал собирать данные 25 июля. В отличие от Kepler, TESS не направлен только в одном направлении; вместо этого космический корабль планирует сканировать около 85 процентов неба во время своей первоначальной двухлетней миссии. Чиновники миссии ожидают, что TESS обнаружит доказательства существования нескольких десятков каменистых планет вблизи нашей планеты и многих других планет всех типов, основанных на наследии Кеплера.
Дополнительные ресурсы:
- Прочитайте обзор миссии НАСА Kepler и K2.
- Проверьте главные вехи открытия Кеплера за эти годы.
- Узнайте больше о других миссиях НАСА Discovery.
Эта статья была обновлена 7 декабря 2018 года редактором ссылок Space.com Кимберли Хикок.
