CHEOPS Mission
CHEOPS står for CHkarakteriserendeExOPbaneSatellit (exoplanet karakterisering satellit)
Kunstnerens indtryk af CHEOPS. Kredit: © ESA / ATG medialab
Hvad er Exoplanet Transit Method?
Eksoplaneter blev først opdaget i 1995to schweiziske astronomer, Michel Mayor og Didier Kelos, der blev tildelt Nobelprisen sidste år for denne opdagelse. Transiteringsmetoden muliggør opdagelse og undersøgelse af exoplaneter. Teleskoper måler stjernernes udstråling for at bekræfte tilstedeværelsen af planeter omkring stjernen. Faktum er, at med hver passage af en planet foran en stjerne opstår dens mørkning. Cykliske ændringer i lysstyrke viser passage af en planet mellem Jorden og stjernen.
NASA har sin egen satellit, som blev skabttil påvisning af exoplaneter ved hjælp af transitmetoden - TESS. Dette er et rumteleskop designet til opdagelsen af exoplaneter ved transitmetoden, udviklet af Massachusetts Institute of Technology som en del af NASAs Minor Exploration Program. Lanceret den 18. april 2018. I august 2020 fuldførte TESS sin mission med succes.
CHEOPS-missionen fra ESA er til gengældden første mission for at studere lyse nærliggende stjerner, der allerede er kendt for at være vært for exoplaneter, med det mål at foretage højpræcise observationer af planetens størrelse, når den passerer foran sin stjerne. CHEOPS vil fokusere på planeter, der varierer i størrelse fra superjord til Neptun, og dets data vil gøre det muligt at bestemme planeternes massefylde. Dette vil være det første skridt mod at forstå disse fremmede verdener.
Indikatorer for første mission
Efter lanceringen i kredsløb, satellitten straksmodtaget lovende observationer af kendte stjerner med exoplaneter. Allerede i januar lavede CHEOPS de første bevidst slørede billeder af stjernerne. Bevidst defokusering er kernen i missionens observationsstrategi, som forbedrer målenøjagtigheden ved at distribuere lys fra fjerne stjerner over mange af dens detektorpixels.
Nøjagtighed er nøglen til nutidens forskningexoplaneter. Mere end 4.000 opdagede planeter er kendt for at kredser om andre stjerner end solen. En vigtig fortsættelse af studiet af disse verdener er at bestemme planetenes egenskaber, hvilket indikerer begrænsningerne for deres struktur, dannelse og udvikling.
Cheops mission er netop at bestemmeegenskaber ved exoplaneter ved nøjagtigt at måle deres størrelse. Før den lille satellit, der var 1,5 meter stor, måtte imidlertid gennemgå et stort antal tests, før den meddelte, at den var parat til denne mission.
Vigtige tests "Cheops"
Med den første serie af flyvetest udført iFra januar til februar begyndte missionens eksperter med at analysere satellitens reaktion, især teleskopet og detektoren, under reelle rumforhold. Fra marts har CHEOPS fokuseret på velstuderede stjerner.
For at måle, hvor godt CHEOPS virker,Vi skulle først observere stjerner, hvis egenskaber var velkendte, stjerner med "god opførsel" valgt manuelt, de skulle være stabile og uden tegn på aktivitet.
Keith Isaac, Cheops Project Scientist hos ESA
Denne tilgang tillod holdene i ESA, konsortietmission og Airbus Spain - hovedentreprenøren - for at sikre, at satellitten er så nøjagtig og stabil som nødvendigt for at nå sine ambitiøse mål.
Inden for to uger efter lanceringen i kredsløbCHEOPS observerede to eksoplanetstjerner, da de "passerede" foran deres værtsstjerne og blokerede noget af stjernelyset. Missionen blev oprettet for at observere transitterne af kendte exoplaneter - for at måle størrelsen på planeter med hidtil uset nøjagtighed samt for at bestemme deres tæthed ved at kombinere disse resultater med uafhængige målinger af deres masser.
Et af målene var HD 93396, en underkæmpeden gule stjerne, der ligger 320 lysår væk, er lidt koldere og tre gange størrelsen af vores sol. Fokus for observationerne var KELT-11b, en fyldig gasplanet, der er omkring 30% større end Jupiter i kredsløb, der er meget tættere på stjernen, end Merkur er solen.
© ESA
Stjernens lyskurve viser en klardip forårsaget af den otte timers passage af KELT-11b. Ifølge disse data bestemte forskere meget nøjagtigt planetens diameter: 181.600 km - med en fejl på lidt under 4300 km.
Cheops genkender den første lyskurve på en exoplanet. © ESA
Målingerne foretaget af CHEOPS viste sig at være fem gangemere præcis end målinger fra Jorden. Willie Benz, hovedforsker for missionskonsortiet og professor i astrofysik ved universitetet i Bern, sagde: "Dette giver os en idé om, hvad vi kan opnå med CHEOPS i de kommende måneder og år."
Den første opdagelse af "Cheops"
CHEOPS levede op til forskernes forventninger allerede efterflere måneder. For nylig afslørede observationer med dette rumteleskop detaljer om exoplaneten WASP-189b, en af de mest ekstreme planeter, man kender.
Otte måneder efter lanceringen af rummetCHEOPS-teleskopet producerede den første videnskabelige publikation ved hjælp af CHEOPS-data. Ved hjælp af CHEOPS-data gennemførte forskere for nylig en detaljeret undersøgelse af exoplaneten WASP-189b. Forskningsresultaterne er blevet godkendt til offentliggørelse i tidsskriftetAstronomi & Astrofysik. "Disse observationer viser, at CHEOPS fuldt ud lever op til de høje forventninger til dets ydeevne," sagde Benz.
En af de mest ekstreme planeter i universet
WASP-189b, CHEOPS Observation Target, præsentererer en exoplanet, der kredser om HD 133112, en af de hotteste stjerner nogensinde at have et planetarisk system. "WASP-189-systemet er 322 lysår væk i stjernebilledet Vægten," forklarer Monica Lendl, hovedforfatter til universitetet i Genève og medlem af PlanetS National Competence Center.
Hvorfor er WASP-189b så interessant?
Objekt WASP-189b er især interessant, fordi deten gaskæmpe, der kredser meget tæt på sin moderstjerne. Det tager mindre end tre dage at flyve rundt om sin stjerne og er 20 gange tættere på stjernen end Jorden er til solen. Planeten er mere end 1,5 gange størrelsen af Jupiter, den største planet i solsystemet.
Planetariske objekter såsom WASP-189b er megeteksotisk. De har en konstant dagside, som altid er oplyst af lyset fra en stjerne, og følgelig en konstant natside. Det betyder, at klimaet på sådan en planet er helt anderledes end klimaet for gasgiganterne - Jupiter og Saturn - i vores solsystem. Forskere estimerede også WASP-189bs temperatur til at være 3.200 grader Celsius. Sådanne planeter kaldes "supervarme Jupitere". Ved så høj en temperatur smelter jern og bliver endda gasformigt.
“Dette objekt — en af de mest ekstreme planeter, vi kender,” understreger Lendl.
WASP 189 Informationsgrafik. © ESA
Hvilke målinger blev der foretaget for at undersøge planeten?
Problemet er, at forskere ikke kan se sig selvplanet, fordi den er for langt fra Jorden og for tæt på sin moderstjerne. Som følge heraf er astronomer nødt til at stole på indirekte metoder.
For at gøre dette bruger CHEOPS høj præcisionlysstyrkemålinger: når en planet passerer foran sin stjerne, det vil sige en transit, ser stjernen ud til at være svagere i kort tid. Naturligvis set fra jorden.
Kunstnerens indtryk af WASP-189 © ESA
Siden exoplanet WASP-189b er tæt påtil sin stjerne, og dens dagtimerside er så lys, at forskere har målt selv det "fraværende" lys, når planeten passerer bag sin stjerne - det vil sige under en formørkelse. Forskergruppen observerede flere af disse WASP-189b-formørkelser ved hjælp af CHEOPS. Planeten ser ikke ud til at reflektere meget stjernelys. I stedet absorberes det meste af stjernelyset af planeten, varmer det op og får det til at skinne.
Forskere mener dog, at planeten ikke er detmeget reflekterende, da der ikke er skyer på dens dagtimerside. Og dette er ikke overraskende - teoretiske modeller siger, at skyer ikke kan dannes ved så høje temperaturer.
Derudover har forskere fundet ud af, at passagengaskæmpe foran sin stjerne asymmetrisk. Dette sker, når en stjerne har lysere og mørkere områder på overfladen. Takket være CHEOPS-dataene kan forskere konkludere, at selve stjernen roterer så hurtigt, at dens form er ret ellipsoid snarere end sfærisk. Stjernen strækkes ud ved ækvator.
Hvad er bundlinjen?
Stjernen, omkring hvilken WASP-189b drejer sig,meget forskellig fra solen. Det er betydeligt større og mere end 2000 grader Celsius varmere. Fordi det er så varmt, ser stjernen ud som blå i stedet for gul-hvid.
Kun få planeter vides at kredseomkring sådanne varme stjerner, og dette system er langt det lyseste. Som et resultat tjener det også som en guide til yderligere forskning. "Vi forventer yderligere spændende exoplanetopdagelser fra CHEOPS-observationer. De følgende artikler er allerede under udarbejdelse,” slutter missionskonsortiets chefforsker.
Læs også
Dommedagsbreen viste sig at være farligere end forskere troede. Vi fortæller det vigtigste
Undersøgelse: katte kan efterligne mennesker
På sygdom 3 mister de fleste COVID-19 patienter deres lugtesans og lider ofte af en løbet næse