Misija NASA TESS: kaj vedeti o iskanju eksoplanetov

Ljudje se že stoletja sprašujejo o možnosti, da bi druge Zemlje krožile okoli oddaljenih zvezd. Morda bi nekateri od teh tujih svetov nosili čudne oblike življenja ali imeli edinstvene zgodbe ali prihodnosti. Šele leta 1995 so astronomi opazili prve planete, ki krožijo okoli sončnih zvezd zunaj našega sončnega sistema.

V zadnjem desetletju se je število planetov, znanih v orbiti oddaljenih zvezd, povečalo z manj kot 100 na več kot 2.000, z drugo 2000 verjetnimi planeti, ki čakajo na potrditev. Večina teh novih odkritij je posledica enega samega prizadevanja - misije NASP Kepler.

Kepler je vesoljsko vozilo z 1 metrskim teleskopom, ki osvetljuje digitalno kamero velikosti 95 milijonov slikovnih pik velikosti piškotka. Instrument je zaznal drobne razlike v svetlosti 150.000 oddaljenih zvezd, pri čemer je iskal kontrolni znak planeta, ki blokira del svetlobe zvezde, ko prehaja skozi vidno polje teleskopa. Tako občutljivo je, da bi lahko zaznalo muho, ki piha okoli ene ulične svetilke v Chicagu iz orbite nad Zemljo. Lahko vidi, da se zvezde tresejo in vibrirajo; lahko vidi zvezdne lonce in rakete; in v ugodnih razmerah lahko vidi planete tako majhne kot luna.

Na tisoče Keplerjevih odkritij je spremenilo naše razumevanje planetov in planetarnih sistemov. Zdaj pa je vesoljsko vozilo zmanjkalo hidrazinskega goriva in se je uradno upokojilo. Na srečo za lovce na planet, je misija NASA TESS začela aprila in bo prevzela iskanje eksoplanetov.

Keplerjeva zgodovina

Misijo Kepler je v začetku osemdesetih zasnoval NASA znanstvenik Bill Borucki, kasneje pa je pomagal David Koch. Takrat ni bilo znanih planetov zunaj sončnega sistema. Kepler je bil končno sestavljen v dvajsetih letih in se je začel marca 2009. Pridružil sem se Keplerjevi znanstveni ekipi leta 2008 (kot novinec s širokimi očmi) in sčasoma sopredsedoval skupini, ki je proučevala gibanje planetov z Jackom Lissauerjem.

Prvotno je bilo načrtovano, da bo misija trajala tri leta in pol z možnimi podaljšanji, dokler ne bo trajalo gorivo, fotoaparat ali vesoljsko plovilo. Sčasoma so deli fotoaparata začeli propadati, vendar je misija vztrajala. Vendar pa se je leta 2013, ko sta se ustavila dva od štirih stabilizatorskih žiroskopov (tehnično »reakcijska kolesa«), prvotna misija Kepler dejansko končala.

Tudi takrat je NASA z iznajdljivostjo lahko uporabila odbito svetlobo od sonca, da bi pomagala voditi vesoljsko plovilo. Misija je bila ponovno preoblikovana kot K2 in nadaljevala z iskanjem planetov še za pol desetletja. Zdaj, ko je merilnik goriva skoraj prazen, se dejavnost lova na planet uniči, vesoljsko plovilo pa bo zapuščeno v sončnem sistemu. Končni katalog planetarnih kandidatov iz prvotne misije je bil zaključen konec lanskega leta, zadnja opažanja K2 pa se zaključijo.

Keplerjeva znanost

Stiskanje znanja, ki ga lahko dosežemo s temi podatki, se bo nadaljevalo še leta, toda kar smo videli doslej, je presenetila znanstvenike po vsem svetu.

Videli smo nekaj planetov, ki krožijo po gostiteljskih zvezdah v samo nekaj urah in so tako vroči, da se površinska skala upari in sledi za planet kot rep kometa. Drugi sistemi imajo tako blizu skupaj planete, da če bi stali na površini enega, bi bil drugi planet večji od 10 polnih lun. En sistem je tako poln planetov, da jih je osem bližje svoji zvezdi, kot je Zemlja do sonca. Mnogi imajo planete, včasih pa tudi več planetov, ki krožijo okoli naselitvene cone svoje gostiteljske zvezde, kjer lahko na njihovih površinah obstaja tekoča voda.

Kot pri vsaki misiji je paket Kepler prišel s kompromisi. Potrebno je bilo gledati na en sam del neba, utripati vsakih 30 minut, štiri leta. Da bi lahko preučevali dovolj zvezd, da bi naredili svoje meritve, so morale biti zvezde precej oddaljene - tako kot takrat, ko stojite sredi gozda, je od vas več dreves kot tik ob vas. Daljne zvezde so zatemnjene, njihovi planeti pa jih je težko preučevati. Eden od izzivov za astronome, ki želijo preučiti lastnosti Keplerjevih planetov, je, da je Kepler pogosto najboljši instrument za uporabo. Visokokakovostni podatki zemeljskih teleskopov zahtevajo dolga opazovanja na največjih teleskopih - dragoceni viri, ki omejujejo število planetov, ki jih je mogoče opaziti.

Zdaj vemo, da je v galaksiji vsaj toliko planetov, kot so zvezde, in veliko teh planetov je precej drugačno od tistega, kar imamo tukaj v sončnem sistemu. Učenje značilnosti in osebnosti široke palete planetov zahteva, da astronomi raziščejo tiste, ki krožijo po svetlejših in bližjih zvezdah, kjer je mogoče uporabiti več instrumentov in več teleskopov.

Vnesite TESS

NASA-jeva misija Transiting Exoplanet Survey Satellite, ki jo vodi MIT-ov George Ricker, išče planete z uporabo iste tehnike odkrivanja, kot jo je uporabil Kepler. TESSova orbita, namesto da bi bila okoli sonca, je tesno povezana z Luno: TESS dvakrat kroži okoli Zemlje za vsako luninsko orbito. Vzorec opazovanja TESS, namesto da bi gledal na en del neba, bo skeniral skoraj celotno nebo s prekrivajočimi se pogledi (podobno kot cvetni listi).

Glede na to, kar smo se naučili od Keplerja, astronomi pričakujejo, da bo TESS našel na tisoče planetarnih sistemov. Z opazovanjem celotnega neba bomo našli sisteme, ki krožijo okoli zvezd 10-krat bližje in 100-krat svetlejši od tistih, ki jih je našel Kepler - odpiranje novih možnosti za merjenje planetnih mas in gostote, preučevanje njihove atmosfere, karakterizacijo zvezd gostiteljev in vzpostavljanje popolnih zvezd narave sistemov, v katerih prebivajo planeti. Te informacije nam bodo povedale več o zgodovini našega planeta, kako se je življenje začelo, kakšne usode smo se izogibali in kakšne druge poti bi lahko sledili.

Prizadevanje za iskanje našega kraja v vesolju se nadaljuje, ko Kepler konča svojo pot in TESS sprejme palico.

Ta članek je bil prvotno objavljen na pogovoru Jasona Steffena. Preberite izvirni članek tukaj.