Mise CHEOPS
CHEOPS znamená CHcharakterizujícíExOPlanetSatellit (satelit pro charakterizaci exoplanet)
Umělecký dojem z CHEOPS. Kredit: © ESA / ATG medialab
Co je metoda tranzitu Exoplanet?
Exoplanety byly poprvé objeveny v roce 1995dva švýcarští astronomové, Michel Mayor a Didier Kelos, kterým byla minulý rok udělena Nobelova cena za tento objev. Tranzitní metoda umožňuje objev a studium exoplanet. Dalekohledy měří záření hvězd, aby potvrdily přítomnost planet kolem hvězdy. Faktem je, že s každým průchodem planety před hvězdou dochází k jejímu ztmavnutí. Cyklické změny jasu ukazují průchod planety mezi Zemí a hvězdou.
NASA má svůj vlastní satelit, který byl vytvořenpro detekci exoplanet pomocí tranzitní metody - TESS. Jedná se o vesmírný dalekohled určený pro objevování exoplanet tranzitní metodou, vyvinutý Massachusettským technologickým institutem v rámci programu NASA Minor Exploration Program. Spuštěno 18. dubna 2018. V srpnu 2020 TESS úspěšně dokončil svou misi.
Mise CHEOPS od ESA zase jeprvní mise ke studiu jasných blízkých hvězd, o kterých je již známo, že hostí exoplanety, s cílem provádět vysoce přesná pozorování velikosti planety, když prochází před svou hvězdou. CHEOPS se zaměří na planety o velikosti od super-Zemí po Neptun a jeho data umožní určit objemovou hustotu planet. To bude první krok k pochopení těchto cizích světů.
Ukazatele první mise
Po vypuštění na oběžnou dráhu satelit okamžitěobdržel slibná pozorování známých hvězd pomocí exoplanet. Již v lednu vytvořil CHEOPS první záměrně rozmazané snímky hvězd. Záměrné rozostření je jádrem pozorovací strategie mise, která zlepšuje přesnost měření distribucí světla ze vzdálených hvězd napříč mnoha pixely detektoru.
Přesnost je klíčem k dnešnímu výzkumuexoplanety. Více než 4000 objevených planet je známo, že obíhají kolem jiných hvězd než Slunce. Klíčovým pokračováním studia těchto světů je stanovení charakteristik planet s uvedením omezení jejich struktury, formování a vývoje.
Posláním Cheops je přesně určitcharakteristiky exoplanet přesným měřením jejich velikosti. Před oznámením své připravenosti provést tento úkol však musel malý satelit o velikosti 1,5 metru projít velkým počtem testů.
Důležité testy "Cheops"
S první sérií letových zkoušek provedených v roce 2006Od ledna do února začali odborníci mise analyzovat odezvu satelitu, zejména dalekohledu a detektoru, v reálných podmínkách vesmíru. Počínaje březnem se společnost CHEOPS zaměřila na dobře studované hvězdy.
Chcete-li měřit, jak dobře CHEOPS funguje,Nejprve jsme potřebovali pozorovat hvězdy, jejichž vlastnosti byly dobře známé, hvězdy s „dobrým chováním“ vybrané ručně, musely být stabilní a bez známek aktivity.
Keith Isaac, Cheops Project Scientist v ESA
Tento přístup umožnil týmům ESA, konsorciamise a Airbus Španělsko - generální dodavatel - zajistit, aby satelit byl tak přesný a stabilní, jak je nutné k dosažení jeho ambiciózních cílů.
Do dvou týdnů od startu na oběžnou dráhuCHEOPS pozoroval dvě hvězdy exoplanety, když „míjely“ před svou hostitelskou hvězdou a blokovaly část hvězdného světla. Mise byla vytvořena k pozorování přechodů známých exoplanet - k měření velikosti planet s bezprecedentní přesností a ke stanovení jejich hustoty kombinací těchto výsledků s nezávislým měřením jejich hmot.
Jedním z cílů byl subgiant HD 93396žlutá hvězda vzdálená 320 světelných let je o něco chladnější a třikrát větší než naše Slunce. Pozorování byla zaměřena na KELT-11b, kyprou planetu plynu asi o 30% větší než Jupiter na oběžné dráze mnohem blíže ke hvězdě, než je Merkur ke Slunci.
© ESA
Světelná křivka této hvězdy ukazuje jasnopokles způsobený osmihodinovým přechodem KELT-11b. Na základě těchto údajů vědci velmi přesně určili průměr planety: 181 600 km - s chybou o něco menší než 4300 km.
Cheops rozpoznává první světelnou křivku exoplanety. © ESA
Měření provedená CHEOPS se ukázala být pětkrátpřesnější než měření ze Země. Willie Benz, hlavní řešitel konsorcia misí a profesor astrofyziky na univerzitě v Bernu, řekl: „To nám dává představu o tom, čeho můžeme pomocí CHEOPS dosáhnout v následujících měsících a letech.“
První objev „Cheopse“
CHEOPS splnil očekávání vědců již poténěkolik měsíců. Pozorování pomocí tohoto vesmírného dalekohledu nedávno odhalila detaily exoplanety WASP-189b, jedné z nejextrémnějších známých planet.
Osm měsíců po vypuštění vesmíruDalekohled CHEOPS vytvořil první vědeckou publikaci využívající data CHEOPS. S využitím dat CHEOPS vědci nedávno provedli podrobnou studii exoplanety WASP-189b. Výsledky výzkumu byly přijaty k publikaci v časopiseAstronomie & Astrofyzika. „Tato pozorování ukazují, že CHEOPS plně splňuje svá očekávání ohledně vysokého výkonu,“ řekl Benz.
Jedna z nejextrémnějších planet ve vesmíru
WASP-189b, CHEOPS Observation Target, představujeje exoplaneta obíhající kolem HD 133112, jedna z nejžhavějších hvězd, jaké kdy měly planetární systém. „Systém WASP-189 je v souhvězdí Váh vzdálený 322 světelných let,“ vysvětluje Monica Lendl, hlavní autorka studie na univerzitě v Ženevě a členka Národního kompetenčního centra PlanetS.
Proč je WASP-189b tak zajímavý?
Objekt WASP-189b je obzvláště zajímavý, protožeplynný obr, který obíhá velmi blízko své mateřské hvězdy. Létání kolem hvězdy trvá méně než tři dny a je 20krát blíže ke hvězdě než Země ke Slunci. Planeta je více než 1,5krát větší než Jupiter, největší planeta ve sluneční soustavě.
Planetární objekty jako WASP-189b jsou velmiexotický. Mají konstantní denní stranu, která je vždy osvětlena světlem hvězdy, a tedy konstantní noční stranu. To znamená, že klima na takové planetě je zcela odlišné od klimatu plynných obrů – Jupiteru a Saturnu – v naší sluneční soustavě. Vědci také odhadli teplotu WASP-189b na 3200 stupňů Celsia. Takové planety se nazývají „super horké Jupitery“. Při tak vysoké teplotě se železo taví a dokonce se stává plynným.
„Tento objekt — jedna z nejextrémnějších planet, jaké známe,“ zdůrazňuje Lendl.
Informační grafika WASP 189 © ESA
Jaká měření byla provedena ke studiu planety?
Problém je v tom, že vědci nemohou vidět sami sebe.planeta, protože je příliš daleko od Země a příliš blízko své mateřské hvězdy. V důsledku toho se astronomové musí spoléhat na nepřímé metody.
K tomu používá CHEOPS vysokou přesnostměření jasu: když planeta projde před svou hvězdou, to znamená, že provede přechod, objeví se na chvíli hvězda slabší. Samozřejmě, při pohledu ze Země.
Umělecký dojem z WASP-189 © ESA
Protože exoplaneta WASP-189b je blízkojejí hvězda a její denní strana je tak jasná, že vědci změřili i „nepřítomné“ světlo, když planeta projde za svou hvězdou - tedy během zatmění. Výzkumný tým pozoroval několik z těchto zatmění WASP-189b pomocí CHEOPS. Zdá se, že planeta neodráží příliš mnoho hvězd. Místo toho je většina světla hvězd pohlcena planetou, zahřívá ji a rozzáří ji.
Vědci se však domnívají, že planeta nenívelmi reflexní, protože na jeho denní straně nejsou žádné mraky. A to není překvapující - teoretické modely uvádějí, že při tak vysokých teplotách se mraky nemohou tvořit.
Kromě toho vědci zjistili, že průchodplynový obr před svou hvězdou asymetricky. K tomu dochází, když má hvězda na svém povrchu světlejší a tmavší oblasti. Díky datům CHEOPS mohou vědci dojít k závěru, že hvězda sama rotuje a tak rychle, že její tvar je spíše elipsoidní než sférický. Hvězda je natažená na rovníku.
Jaký je konečný výsledek?
Hvězda, kolem které se točí WASP-189b,velmi odlišné od slunce. Je podstatně větší a o více než 2 000 stupňů Celsia teplejší. Vzhledem k tomu, že je tak horko, vypadá hvězda namísto žlutobílé jako slunce modrá.
Je známo, že obíhá jen několik planetkolem takových horkých hvězd a tento systém je zdaleka nejjasnější. Díky tomu slouží i jako vodítko pro další výzkum. „Od pozorování CHEOPS očekáváme další vzrušující objevy exoplanet. Následující články se již připravují,“ uzavírá hlavní výzkumník konsorcia mise.
Přečtěte si také
Ledovec Doomsday se ukázal být nebezpečnějším, než si vědci mysleli. Říkáme hlavní věc
Studie: kočky mohou napodobovat člověka
Ve 3. dni nemoci většina pacientů COVID-19 ztratí čich a často trpí rýmou.