Мисия на НАСА TESS: Какво да знаем за търсенето на екзопланети

От векове човешките същества се чудят за възможността други Земя да обикалят около далечни звезди. Може би някои от тези извънземни светове ще съдържат странни форми на живот или ще имат уникални истории или бъдещи истории. Но едва през 1995 г. астрономите забелязаха първите планети, обикалящи около слънчевите звезди извън нашата слънчева система.

През последното десетилетие, по-специално, броят на планетите, известни на орбита далечни звезди, нарасна от под 100 до над 2000, а други 2000 вероятно планети очакваха потвърждение. Повечето от тези нови открития се дължат на едно-единствено начинание - мисията на НАПА Кеплер.

Кеплер е космически кораб с 1-метров телескоп, който осветява 95-мегапикселова цифрова камера с размер на бисквитка. Инструментът е открил малки вариации в яркостта на 150 000 отдалечени звезди, търсейки издайническия знак на планета, блокираща част от звездната светлина, която преминава през зрителната линия на телескопа. Толкова е чувствително, че може да открие муха, бръмчаща около една улична светлина в Чикаго от орбита над Земята. Той може да види как звездите се разклащат и вибрират; може да вижда звезди и огньове; и в благоприятни ситуации, той може да види планети, малки като луната.

Хилядите открития на Кеплер революционизираха нашето разбиране за планетите и планетарните системи. Сега обаче космическият кораб е изчерпил своето хидразиново гориво и официално е влязъл в пенсия. За щастие за ловците на планети, мисията на НАСА TESS стартира през април и ще поеме търсенето на екзопланетите.

История на Кеплер

Мисията на Кеплер е замислена в началото на 80-те години от учените на НАСА Бил Боруки, а по-късно и от помощ от Дейвид Кох. По това време извън Слънчевата система нямаше познати планети. В крайна сметка Kepler беше сглобен през 2000-те и стартира през март 2009 година. Присъединих се към научния екип на Kepler през 2008 г. (като новобранец с широко отворени очи) и в крайна сметка съпредседател на групата, изучаваща движенията на планетите с Джак Лисауер.

Първоначално мисията беше планирана да продължи три години и половина с възможни удължения, докато горивото, камерата или космическият кораб продължиха. С течение на времето части от камерата започнаха да се провалят, но мисията продължи. Въпреки това, през 2013 г., когато два от четирите стабилизиращи гироскопа (технически „реакционни колела”) спряха, първоначалната мисия на Кеплер завърши ефективно.

Дори и тогава, с известна находчивост, НАСА успя да използва отразената светлина от слънцето, за да помогне да управлява космическия кораб. Мисията се прекръства като К2 и продължава да намира планети за още половин десетилетие. Сега, когато габаритът за гориво е почти празен, бизнесът на лов на планета се разпада и космическият кораб ще бъде оставен в слънчевата система. Окончателният каталог на кандидатите от планетата от първоначалната мисия беше завършен в края на миналата година, а последните наблюдения на К2 завършват.

Науката на Кеплер

Стискането на знанията, които можем да получим от тези данни, ще продължи за години напред, но това, което сме виждали досега, е изумило учени от целия свят.

Видяхме някои планети, които обикалят орбитата им в рамките на няколко часа и са толкова горещи, че повърхностната скала се изпарява и следи зад планетата като комета. Други системи имат толкова близки планети, че ако стоите на една повърхност, втората планета ще изглежда по-голяма от 10 пълни луни. Една система е толкова натоварена с планети, че осем от тях са по-близо до звездата си, отколкото Земята е до слънцето. Много от тях имат планети, а понякога и множество планети, обикалящи се в обитаемата зона на тяхната приемна звезда, където на тяхната повърхност може да има течна вода.

Както при всяка мисия, пакетът Kepler дойде с компромиси. Трябваше да се взира в една част от небето, да мига на всеки 30 минути, четири години поред. За да проучат достатъчно звезди, за да направят своите измервания, звездите трябваше да бъдат доста далечни - точно както стоиш в средата на гора, има повече дървета по-далеч от теб, отколкото точно до теб. Далечните звезди са неясни и техните планети трудно се изучават. Всъщност едно предизвикателство за астрономите, които искат да изучат свойствата на плановете на Кеплер, е, че самата Кеплер често е най-добрият инструмент за използване. Висококачествените данни от наземните телескопи изискват дълги наблюдения върху най-големите телескопи - ценни ресурси, които ограничават броя на планетите, които могат да се наблюдават.

Сега знаем, че има поне толкова много планети в галактиката, колкото и звезди, и много от тези планети са съвсем различни от това, което имаме тук в Слънчевата система. Изучаването на характеристиките и личността на голямото разнообразие от планети изисква астрономите да изследват онези, които обикалят около по-светлите и по-близки звезди, където могат да се използват повече инструменти и повече телескопи.

Въведете TESS

Мисията на НАСА "Транзитиращ екзопланетен сателит", ръководена от Джордж Рикър от Масачузетския технологичен институт, търси планети, използвайки същата техника за откриване, която Кеплер използва. Орбитата на TESS, вместо да е около слънцето, има тясна връзка с Луната: TESS обикаля около Земята два пъти за всяка лунна орбита. Моделът на наблюдение на TESS, вместо да се взира в една част от небето, ще сканира почти цялото небе с припокриващи се зрителни полета (подобно на венчелистчетата на цветето).

Предвид това, което научихме от Кеплер, астрономите очакват TESS да намери още хиляди планетни системи. Като изследваме цялото небе, ще открием системи, които обикалят около звездите 10 пъти по-близо и 100 пъти по-ярки от откритите от Кеплер - отваряйки нови възможности за измерване на маси и плътности на планетата, изучаване на техните атмосфери, характеризиране на техните домакини и установяване на пълната природата на системите, в които се намират планетите. Тази информация, от своя страна, ще ни разкаже повече за историята на нашата планета, как е започнал животът, какво сме избягвали и какви други пътища бихме могли да следваме.

Стремежът да намерим своето място във Вселената продължава, докато Кеплер завършва своя път на пътуването и TESS взема палката.

Тази статия първоначално е публикувана на The Conversation от Джейсън Steffen. Прочетете оригиналната статия тук.