CHEOPS-Mission
CHEOPS steht für CHcharakterisierendE.xOPLanetSAtellit (Satellit zur Charakterisierung von Exoplaneten)
Künstlerische Darstellung von CHEOPS. Bildnachweis: © ESA / ATG medialab
Was ist die Exoplaneten-Transitmethode?
Exoplaneten wurden erstmals 1995 entdecktzwei Schweizer Astronomen, Michel Mayor und Didier Kelos, die im vergangenen Jahr für diese Entdeckung den Nobelpreis erhalten haben. Die Transitmethode ermöglicht es, Exoplaneten zu erkennen und zu untersuchen. Teleskope messen die Strahlung von Sternen, um die Anwesenheit von Planeten um den Stern herum zu bestätigen. Tatsache ist, dass bei jedem Durchgang des Planeten vor dem Stern seine Verdunkelung auftritt. Zyklische Helligkeitsänderungen zeigen den Durchgang eines Planeten zwischen Erde und Stern.
Die NASA verfügt über einen eigenen Satelliten, der erstellt wurdezur Erkennung von Exoplaneten mit der Transitmethode - TESS. Hierbei handelt es sich um ein Weltraumteleskop zur Entdeckung von Exoplaneten mithilfe der Transitmethode, das vom Massachusetts Institute of Technology im Rahmen des Minor Exploration Program der NASA entwickelt wurde. Gestartet am 18. April 2018. Im August 2020 hat TESS seine Mission erfolgreich abgeschlossen.
Die CHEOPS-Mission der ESA wiederum istDie erste Mission zur Untersuchung heller naher Sterne, von denen bereits bekannt ist, dass sie Exoplaneten beherbergen, mit dem Ziel, hochpräzise Beobachtungen der Größe des Planeten durchzuführen, wenn er vor seinem Stern vorbeizieht. CHEOPS wird sich auf Planeten konzentrieren, deren Größe von der Supererde bis zum Neptun reicht, und seine Daten werden es ermöglichen, die Massendichte der Planeten zu bestimmen. Dies wird der erste Schritt zum Verständnis dieser fremden Welten sein.
Erste Missionsindikatoren
Nach dem Start in die Umlaufbahn wird der Satellit soforterhielt vielversprechende Beobachtungen bekannter Sterne mit Exoplaneten. Bereits im Januar machte CHEOPS die ersten bewusst verschwommenen Bilder der Sterne. Die absichtliche Defokussierung steht im Mittelpunkt der Beobachtungsstrategie der Mission, die die Messgenauigkeit verbessert, indem das Licht entfernter Sterne auf viele ihrer Detektorpixel verteilt wird.
Genauigkeit ist der Schlüssel zur heutigen ForschungExoplaneten. Es ist bekannt, dass mehr als 4.000 entdeckte Planeten andere Sterne als die Sonne umkreisen. Eine wichtige Fortsetzung der Erforschung dieser Welten ist die Bestimmung der Eigenschaften der Planeten unter Angabe der Einschränkungen ihrer Struktur, Bildung und Entwicklung.
Die Mission von Cheops ist genau zu bestimmenEigenschaften von Exoplaneten durch genaue Messung ihrer Größe. Bevor jedoch bekannt gegeben wurde, dass er bereit ist, diese Aufgabe auszuführen, musste der 1,5 Meter große kleine Satellit eine große Anzahl von Tests durchlaufen.
Wichtige Tests "Cheops"
Mit der ersten Serie von Flugtests durchgeführt inVon Januar bis Februar begannen die Missionsexperten, die Reaktion des Satelliten, insbesondere des Teleskops und des Detektors, unter realen Weltraumbedingungen zu analysieren. Ab März hat sich CHEOPS auf gut untersuchte Sterne konzentriert.
Um zu messen, wie gut CHEOPS funktioniert,Wir mussten zunächst Sterne beobachten, deren Eigenschaften gut bekannt waren, Sterne mit „gutem Verhalten“, die von Hand ausgewählt wurden, stabil sein und keine Anzeichen von Aktivität aufweisen mussten.
Keith Isaac, Cheops-Projektwissenschaftler bei der ESA
Dieser Ansatz ermöglichte es den Teams der ESA, dem KonsortiumMission und Airbus Spanien - der Generalunternehmer - stellen sicher, dass der Satellit so genau und stabil wie nötig ist, um seine ehrgeizigen Ziele zu erreichen.
Innerhalb von zwei Wochen nach dem Start in den OrbitCHEOPS beobachtete zwei Exoplanetensterne, als sie vor ihrem Wirtsstern "vorbeikamen" und einen Teil des Sternenlichts blockierten. Die Mission wurde ins Leben gerufen, um die Transite bekannter Exoplaneten zu beobachten - die Größe von Planeten mit beispielloser Genauigkeit zu messen und ihre Dichte zu bestimmen, indem diese Ergebnisse mit unabhängigen Messungen ihrer Massen kombiniert werden.
Eines der Ziele war HD 93396, ein SubgiantDer gelbe Stern, 320 Lichtjahre entfernt, ist etwas kälter und dreimal so groß wie unsere Sonne. Der Fokus der Beobachtungen lag auf KELT-11b, einem prallen Gasplaneten, der etwa 30% größer als Jupiter in einer Umlaufbahn ist, die viel näher am Stern liegt als Merkur an der Sonne.
© ESA
Die Lichtkurve dieses Sterns zeigt eine klareder durch die achtstündige Passage von KELT-11b verursachte Einbruch. Basierend auf diesen Daten haben Wissenschaftler den Durchmesser des Planeten sehr genau bestimmt: 181 600 km - mit einem Fehler von etwas weniger als 4300 km.
Cheops erkennt die erste Lichtkurve eines Exoplaneten. © ESA
Die von CHEOPS durchgeführten Messungen waren fünfmalgenauer als Messungen von der Erde. Willie Benz, Hauptforscher des Missionskonsortiums und Professor für Astrophysik an der Universität Bern, sagte: "Dies gibt uns eine Vorstellung davon, was wir mit CHEOPS in den kommenden Monaten und Jahren erreichen können."
Die erste Entdeckung von "Cheops"
CHEOPS erfüllte bereits danach die Erwartungen der Wissenschaftlerein paar Monate. Kürzlich enthüllten Beobachtungen mit diesem Weltraumteleskop Details des Exoplaneten WASP-189b, einem der extremsten bekannten Planeten.
Acht Monate nach dem Start des RaumsDas CHEOPS-Teleskop erstellte die erste wissenschaftliche Veröffentlichung mit CHEOPS-Daten. Mithilfe von CHEOPS-Daten haben Wissenschaftler kürzlich eine detaillierte Untersuchung des Exoplaneten WASP-189b durchgeführt. Die Forschungsergebnisse wurden zur Veröffentlichung in der Zeitschrift angenommenAstronomie & Astrophysik. „Diese Beobachtungen zeigen, dass CHEOPS seinen hohen Leistungserwartungen voll gerecht wird“, sagte Benz.
Einer der extremsten Planeten im Universum
WASP-189b, CHEOPS-Beobachtungsziel, präsentiertist ein Exoplanet, der HD 133112 umkreist, einer der heißesten Sterne, die jemals ein Planetensystem hatten. "Das WASP-189-System ist im Sternbild Waage 322 Lichtjahre entfernt", erklärt Monica Lendl, leitende Studienautorin an der Universität Genf und Mitglied des PlanetS National Competence Center.
Warum ist WASP-189b so interessant?
Das Objekt WASP-189b ist besonders interessant, weil esEin Gasriese, der sehr nahe an seinem Mutterstern umkreist. Das Umfliegen seines Sterns dauert weniger als drei Tage und ist dem Stern 20 Mal näher als die Erde der Sonne. Der Planet ist mehr als 1,5-mal so groß wie Jupiter, der größte Planet im Sonnensystem.
Planetenobjekte wie WASP-189b sind sehrexotisch. Sie haben eine konstante Tagseite, die immer vom Licht eines Sterns beleuchtet wird, und dementsprechend eine konstante Nachtseite. Das bedeutet, dass das Klima auf einem solchen Planeten völlig anders ist als das Klima der Gasriesen Jupiter und Saturn in unserem Sonnensystem. Wissenschaftler schätzten die Temperatur von WASP-189b außerdem auf 3.200 Grad Celsius. Solche Planeten werden „superheiße Jupiter“ genannt. Bei einer so hohen Temperatur schmilzt Eisen und wird sogar gasförmig.
„Dieses Objekt — „einer der extremsten Planeten, die wir kennen“, betont Lendl.
WASP 189 Informationsgrafiken © ESA
Welche Messungen wurden durchgeführt, um den Planeten zu untersuchen?
Das Problem ist, dass Wissenschaftler sich selbst nicht sehen könnenPlanet, weil es zu weit von der Erde und zu nahe an seinem Mutterstern ist. Infolgedessen müssen sich Astronomen auf indirekte Methoden verlassen.
Dafür setzt CHEOPS hochpräzise einHelligkeitsmessungen: Wenn ein Planet vor seinem Stern vorbeikommt, dh einen Transit macht, erscheint der Stern für kurze Zeit schwächer. Natürlich von der Erde aus gesehen.
Künstlerische Darstellung von WASP-189 © ESA
Da Exoplanet WASP-189b ist in der Nähezu seinem Stern und seiner Tagesseite ist so hell, dass Wissenschaftler sogar das "fehlende" Licht gemessen haben, wenn der Planet hinter seinem Stern vorbeigeht - das heißt während einer Sonnenfinsternis. Das Forschungsteam beobachtete mehrere dieser WASP-189b-Finsternisse mit CHEOPS. Der Planet scheint nicht viel Sternenlicht zu reflektieren. Stattdessen wird der größte Teil des Sternenlichts vom Planeten absorbiert, erwärmt und zum Leuchten gebracht.
Wissenschaftler glauben jedoch, dass der Planet dies nicht istsehr reflektierend, da es tagsüber keine Wolken gibt. Und das ist nicht überraschend - theoretische Modelle besagen, dass sich bei so hohen Temperaturen keine Wolken bilden können.
Darüber hinaus haben Wissenschaftler festgestellt, dass die PassageGasriese vor seinem Stern asymmetrisch. Dies geschieht, wenn ein Stern hellere und dunklere Bereiche auf seiner Oberfläche hat. Dank der CHEOPS-Daten können Wissenschaftler den Schluss ziehen, dass sich der Stern selbst so schnell dreht, dass seine Form eher ellipsoid als kugelförmig ist. Der Stern ist am Äquator ausgestreckt.
Was ist das Endergebnis?
Der Stern, um den sich WASP-189b dreht,ganz anders als die Sonne. Es ist erheblich größer und mehr als 2000 Grad heißer. Weil es so heiß ist, erscheint der Stern blau statt gelb-weiß wie die Sonne.
Es ist bekannt, dass nur wenige Planeten den Planeten umkreisenum solch heiße Sterne herum, und dieses System ist bei weitem das hellste. Dadurch dient es auch als Leitfaden für weitere Recherchen. „Wir erwarten weitere spannende Entdeckungen von Exoplaneten durch CHEOPS-Beobachtungen. Die folgenden Artikel sind bereits in Vorbereitung“, schließt der Chefforscher des Missionskonsortiums.
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