В среду, 18 апреля, в 6:51 по восточному времени с мыса Канаверал во Флориде стартовала ракета SpaceX Falcon 9. На борту находился спутник НАСА TESS: транзитный спутник для исследования экзопланет. Из того, что мы можем сказать, миссия прошла без сбоев: первая стадия вернулась на сушу на своей плавучей барже в Атлантическом океане, а вторая ступень продолжила посылку TESS на свою последнюю орбиту.
Это смена караула, так как мы сейчас вступаем в последние дни для космического телескопа НАСА «Кеплер». У него кончается топливо, и оно уже подорвано потерей реактивных колес. Всего через несколько месяцев НАСА закроет его навсегда.
Это печально, но не волнуйтесь, пока TESS находится в пути, продолжается научное путешествие экзопланет: поиск миров размером с Землю в Млечном Пути.
Трудно поверить, что мы знаем о планетах, вращающихся вокруг других звезд, только более 20 лет назад. Первой найденной внесолнечной планетой был горячий Юпитер 51 Pegasi B, который был открыт в 1995 году группой швейцарских астрономов.
Они нашли этот мир, используя метод лучевой скорости, где гравитация планеты тянет свою звезду взад-вперед, изменяя длину волны света, который мы видим очень незначительно. Эта техника была усовершенствована и использована для обнаружения многих других планет, вращающихся вокруг многих других звезд.
Но другая техника оказалась еще более успешной: техника транзита. Это место, где свет от звезды тщательно измеряется во времени, наблюдая за любым падением яркости, когда планета проходит впереди.
На момент написания этой статьи в апреле 2018 года насчитывалось 3708 подтвержденных планет, и еще несколько тысяч кандидатов нуждаются в дополнительном подтверждении.
Планеты везде, во всех формах и размерах. От знакомых газовых гигантов, каменистых миров и ледяных гигантов, которые мы имеем в Солнечной системе, до необычных горячих Юпитеров и суперземель. Астрономы даже нашли кометы в других солнечных системах, планетах, подобных Сатурну, но с кольцевыми системами, которые затмевают нашу соседнюю планету. Охота даже на экзомун. Лун, вращающихся вокруг планет, вращающихся вокруг других звезд.
Космический телескоп НАСА «Кеплер» был самым производительным инструментом для охоты на планете. Из тех 3708 открытых планет, Кеплер обнаружил 2342 мира.
Kepler был запущен еще в марте 2009 года и начал работу 12 мая 2009 года. Он использовал свое 1,4-метровое главное зеркало для наблюдения 12-градусной области неба. Для сравнения, Луна занимает около половины градуса. Таким образом, область, содержащая в сотни раз больше Луны.
Кеплер был выведен на околоземную орбиту вокруг Солнца с периодом 372,5 дня. С более длинным годом телескоп медленно дрейфует позади Земли примерно на 25 миллионов км в год.
Как я упоминал ранее, Кеплер был разработан, чтобы использовать технику транзита, ища планеты, проходящие перед их звездами в этой очень специфической области неба. В то время как предыдущие исследования экзопланет обнаружили только более массивные планеты, Кеплер был достаточно чувствителен, чтобы видеть миры с половиной массы Земли, вращающейся вокруг других звезд.
И все шло отлично до 14 июля 2012 года, когда один из четырех реактивных колес космического корабля вышел из строя. Это гироскопы, которые позволяют космическому аппарату изменять свою ориентацию без ракетного топлива. Нет проблем, Кеплер был рассчитан только на три. Затем второе колесо вышло из строя 11 мая 2013 года, что положило конец его основной миссии.
Инженеры Кеплера пришли к выводу, что это один из самых изобретательных космических кораблей в истории космических полетов. Они поняли, что могут использовать световое давление от Солнца, чтобы идеально стабилизировать телескоп и держать его направленным на область неба.
Это позволило Кеплеру продолжать работать, наблюдая даже большие участки неба, но его орбита вокруг Солнца позволяла ему наблюдать только одну область в течение более короткого периода времени. Вместо того, чтобы сканировать звезды, похожие на Солнце, Кеплер сосредоточил свое внимание на звездах красных карликов, которые могут иметь планеты размером с Землю, вращающиеся вокруг них каждые несколько дней.
Это было известно как эра K2, и за это время появилось еще 307 подтвержденных и 480 неподтвержденных планет.
Но у Кеплера сейчас мало времени. Около месяца назад НАСА объявило, что у Кеплера почти нет топлива. Это топливо важно, потому что один важный маневр, который он должен совершить, - это указать себя и Землю и загрузить все данные, которые он собирал. НАСА полагает, что до него осталось всего несколько месяцев, и когда это произойдет, они дадут команду телескопу в последний раз указать на Землю, передать ее окончательные данные, а затем отключить навсегда.
И сегодня TESS успешно взорвался, пытаясь захватить Кеплер.
На нем находится спутник НАСА Transiting Exoplanet Survey, или TESS, продолжение Кеплера, которое выводит поиск экзопланет на новый уровень.
Миссия TESS существует в той или иной форме с 2006 года, когда она изначально была задумана как миссия, финансируемая из частных источников Google, Kavli Foundation и MIT.
С годами он был предложен НАСА, а в 2013 году он был принят в качестве одной из исследовательских миссий НАСА. Это миссии с бюджетом 200 миллионов долларов или меньше. WISE и WMAP - другие примеры миссий исследователей.
Но есть куча различий между Кеплером и TESS.
Помните, когда я сказал, что Кеплер наблюдал область неба 12 x 12 градусов? Тэсс будет обследовать все небо, площадь в 400 раз больше, чем наблюдал Кеплер.
Он имеет набор из 4 отдельных идентичных телескопов с ПЗС-камерами, каждый из которых имеет 16,8 мегапикселя. Они построены так, чтобы дать TESS 24-градусный квадратный обзор неба. TESS разделит небо на 26 различных секторов и изучит регион в течение не менее 27 дней, переключаясь с яркой звезды на яркую звезду каждые две минуты.
В то время как Кеплер совершал глубокое погружение в одну конкретную область неба, TESS будет наблюдать 500 000 самых ярких звезд на небе, которые в 30-100 раз ярче, чем виды звезд, на которые смотрел Кеплер. Многие из которых будут звездами, такими как наше Солнце.
Он сможет обследовать все небо в течение двух лет, что в 400 раз больше, чем наблюдал Кеплер. А астрономы ожидают, что в результате этой миссии появятся тысячи внесолнечных планет, 500 из которых будут размером с Землю или с супер-Землей.
Выполняя этот широкий обзор неба с яркими звездами, TESS будет находить близкие внесолнечные планеты. Если яркая звезда имеет планеты, проходящие перед ней с нашей точки зрения, TESS найдет ее. Это создаст окончательный каталог соседних планет.
Поскольку эти миры намного ярче в небе, наземным и космическим обсерваториям будет легче проводить последующие наблюдения. Астрономы смогут измерять размер, массу, плотность и даже атмосферу внесолнечных миров. Просто подождите, пока Джеймс Уэбб не найдет свои детекторы в некоторых из этих миров.
В дополнение к своей основной работе по поиску планет НАСА пригласило приглашенных исследователей использовать космический корабль для других научных исследований, таких как поиск квазаров, отслеживание вращения звезд и наблюдение за изменениями карликовых звезд. Все, что имеет изменение яркости, будет отличной целью для TESS.
Одной интересной особенностью миссии TESS будет ее орбита, ведущая на путь, который ни одна другая миссия никогда не использовала. Она называется «лунно-резонансная» орбита P / 2 и выводит космический корабль по эллиптической траектории, которая занимает половину длины Луны, чтобы вращаться вокруг Земли - 13,7 дня.
В точке, ближайшей к Земле, она будет на высоте 35 785 км над поверхностью, и для передачи всех ее данных наземным станциям потребуется три часа. Затем он вылетит на самую высокую точку, на высоте 373 300 км, из опасностей поясов Ван Аллена.
К моменту окончания миссии TESS мы узнаем много нового о планетах вне Солнца в нашем соседнем районе. Ну, много о планетах, которые идеально совпадают со своими звездами с нашей точки зрения. И, к сожалению, это всего лишь пара процентов звездных систем.
Нам понадобятся другие методы, чтобы найти остальное, которое, я уверен, мы расскажем в будущих статьях.
Примечание: это стенограмма видео, которое мы разместили. Смотрите это здесь.
