CHEOPS-tehtävä
CHEOPS tarkoittaa CHluonnehtivaaExOPlanetSsatelliitti (eksoplaneetan karakterisointisatelliitti)
Taiteilijan vaikutelma CHEOPSista. Luotto: © ESA / ATG medialab
Mikä on Exoplanet Transit -menetelmä?
Eksoplaneetit löydettiin ensimmäisen kerran vuonna 1995kaksi sveitsiläistä tähtitieteilijää, Michel Mayor ja Didier Kelos, joille myönnettiin viime vuonna Nobel-palkinto tästä löydöksestä. Passitusmenetelmä mahdollistaa eksoplaneettojen havaitsemisen ja tutkimisen. Teleskoopit mittaavat tähtien säteilyn vahvistaakseen planeettojen läsnäolon tähden ympärillä. Tosiasia on, että jokaisen planeetan kulkiessa tähden edessä tapahtuu sen tummuminen. Sykliset kirkkauden muutokset osoittavat planeetan kulkemisen maapallon ja tähden välillä.
NASA:lla on oma satelliitti, joka luotiineksoplaneettojen havaitsemiseen kauttakulkumenetelmällä - TESS. Tämä on avaruusteleskooppi, joka on suunniteltu eksoplaneettojen löytämiseen kauttakulkumenetelmällä ja jonka Massachusetts Institute of Technology on kehittänyt osana NASAn Minor Exploration -ohjelmaa. Otettu käyttöön 18.4.2018. Elokuussa 2020 TESS suoritti tehtävänsä onnistuneesti.
ESAn CHEOPS-tehtävä puolestaan onEnsimmäinen tehtävä tutkia kirkkaita lähellä olevia tähtiä, joiden tiedetään isännöivän eksoplaneettoja. Tavoitteena on tehdä erittäin tarkkoja havaintoja planeetan koosta, kun se kulkee tähtensä edestä. CHEOPS keskittyy planeetoihin, joiden koko vaihtelee supermaista Neptunukseen, ja sen tietojen avulla voidaan määrittää planeettojen bulkkitiheys. Tämä on ensimmäinen askel kohti näiden vieraiden maailmojen ymmärtämistä.
Ensimmäisen tehtävän indikaattorit
Lähetettyään kiertoradalle satelliitti välittömästisai lupaavia havaintoja tunnetuista tähdistä eksoplaneettojen kanssa. Jo tammikuussa CHEOPS teki ensimmäiset tarkoituksellisesti sumennetut kuvat tähdistä. Tarkoitettu epätarkennus on tehtävän havainnointistrategian ytimessä, mikä parantaa mittaustarkkuutta jakamalla kaukaisista tähdistä tulevaa valoa monille sen ilmaisinkuvapisteille.
Tarkkuus on avain nykypäivän tutkimukseeneksoplaneettoja. Yli 4000 löydetyn planeetan tiedetään kiertävän muiden tähtien kuin Auringon ympärillä. Keskeinen jatko näiden maailmojen tutkimukselle on määrittää planeettojen ominaisuudet ja osoittaa niiden rakenteelle, muodostumiselle ja evoluutiolle asetetut rajoitukset.
Cheopsin tehtävä on täsmällisesti määritelläeksoplaneettojen ominaisuudet mittaamalla tarkasti niiden koko. Ennen kuin ilmoitettiin olevansa valmis suorittamaan tämän tehtävän, pienen 1,5 metrin kokoisen satelliitin täytyi käydä läpi useita testejä.
Tärkeät testit "Cheops"
Ensimmäisen lentokokeen sarjassa suoritettiin vuonnaTammikuusta helmikuuhun operaation asiantuntijat alkoivat analysoida satelliitin, erityisesti teleskoopin ja ilmaisimen, reaaliaikaisia avaruusolosuhteita. Maaliskuusta lähtien CHEOPS on keskittynyt hyvin tutkittuihin tähtiin.
Mittaaksesi kuinka hyvin CHEOPS toimii,Meidän piti ensin tarkkailla tähtiä, joiden ominaisuudet olivat hyvin tiedossa, tähdet, joiden ominaisuudet olivat hyväkäyttäytyneet valitut käsin, niiden oli oltava vakaita ja ilman aktiivisuuden merkkejä.
Keith Isaac, ESAn Cheops-projektitutkija
Tämä lähestymistapa mahdollisti konsortion ESA: n tiimitAirbus Spain - pääurakoitsija - varmistamaan, että satelliitti on mahdollisimman tarkka ja vakaa kunnianhimoisten tavoitteidensa saavuttamiseksi.
Kahden viikon kuluessa kiertoradalle laskemisestaCHEOPS havaitsi kaksi eksoplaneettatähteä, kun he "ohittivat" isäntätähtensä edessä ja estivät osan tähtien valosta. Tehtävä luotiin tarkkailemaan tunnettujen eksoplaneettojen kulkua - mittaamaan planeettojen koko ennennäkemättömällä tarkkuudella sekä määrittämään niiden tiheys yhdistämällä nämä tulokset niiden massojen riippumattomiin mittauksiin.
Yksi kohteista oli alijätti HD 93396keltainen valotähti, joka sijaitsee 320 valovuoden päässä, on hieman kylmempi ja kolminkertainen aurinkomme kokoon. Havaintojen painopiste oli KELT-11b, pullea kaasuplaneetta, joka on noin 30% Jupiteria suurempi kiertoradalla paljon lähempänä tähtiä kuin Merkurius on aurinkoa.
© ESA
Tämän tähden valokäyrä osoittaa selkeänKELT-11b: n kahdeksan tunnin kulun aiheuttama pudotus. Näiden tietojen mukaan tutkijat määrittelivät hyvin tarkasti planeetan halkaisijan: 181600 km - virheellä, joka oli hieman alle 4300 km.
Cheops tunnistaa eksoplaneetan ensimmäisen valokäyrän. © ESA
CHEOPS: n mittaukset osoittautuivat viisi kertaatarkempi kuin mittaukset maasta. Willie Benz, lähetyskonsortion johtava tutkija ja astrofysiikan professori Bernin yliopistossa, sanoi: "Tämä antaa meille käsityksen siitä, mitä voimme saavuttaa CHEOPS-ohjelmalla tulevina kuukausina ja vuosina."
Ensimmäinen löytö "Cheops"
CHEOPS täytti tutkijoiden odotukset jo sen jälkeenuseita kuukausia. Äskettäin tällä avaruusteleskoopilla tehdyt havainnot paljastivat yksityiskohtia eksoplaneetta WASP-189b, joka on yksi äärimmäisistä tunnetuista planeetoista.
Kahdeksan kuukautta tilan käynnistämisen jälkeenCHEOPS-teleskooppi tuotti ensimmäisen tieteellisen julkaisun käyttämällä CHEOPS-tietoja. Tutkijat suorittivat äskettäin yksityiskohtaisen tutkimuksen WASP-189b-eksoplaneettasta käyttämällä CHEOPS-tietoja. Tutkimustulokset on hyväksytty julkaistavaksi lehdessäTähtitiede & Astrofysiikka. "Nämä havainnot osoittavat, että CHEOPS täyttää täysin suorituskykynsä korkeat odotukset", Benz sanoi.
Yksi maailmankaikkeuden äärimmäisimmistä planeetoista
WASP-189b, CHEOPS-havainnointikohde, esitteleeon eksoplaneetta, joka kiertää HD 133112: ää, yksi kuumimmista tähdistä, jolla on koskaan ollut planeettajärjestelmä. "WASP-189-järjestelmä on 322 valovuoden päässä Vaaka-tähdistöstä", kertoo Geneven yliopiston tutkimuksen johtava kirjoittaja ja PlanetS: n kansallisen osaamiskeskuksen jäsen Monica Lendl.
Miksi WASP-189b on niin mielenkiintoinen?
Objekti WASP-189b on erityisen mielenkiintoinen, koska sekaasujätti, joka kiertää hyvin lähellä emotähtiään. Tähän ympärillä lentäminen kestää alle kolme päivää, ja se on 20 kertaa lähempänä tähteä kuin maapallo aurinkoa. Planeetta on yli 1,5 kertaa suurempi kuin Jupiter, aurinkokunnan suurin planeetta.
Planeettaobjektit, kuten WASP-189b, ovat hyvineksoottinen. Niillä on jatkuva päiväpuoli, jota valaisee aina tähden valo, ja vastaavasti jatkuva yöpuoli. Tämä tarkoittaa, että tällaisen planeetan ilmasto on täysin erilainen kuin aurinkokuntamme kaasujättiläisten - Jupiterin ja Saturnuksen - ilmasto. Tutkijat arvioivat myös WASP-189b:n lämpötilaksi 3200 celsiusastetta. Tällaisia planeettoja kutsutaan "superkuumeiksi Jupitereiksi". Näin korkeassa lämpötilassa rauta sulaa ja muuttuu jopa kaasumaiseksi.
"Tämä esine — yksi äärimmäisistä tuntemistamme planeetoista”, Lendl korostaa.
WASP 189 -tietokonegrafiikka. © ESA
Mitä mittauksia tehtiin planeetan tutkimiseen?
Ongelmana on, että tutkijat eivät näe itseään.koska se on liian kaukana maasta ja liian lähellä emotähtiään. Tämän seurauksena tähtitieteilijöiden on luotettava epäsuoriin menetelmiin.
Tätä varten CHEOPS käyttää tarkkuuttakirkkauden mittaukset: kun planeetta kulkee tähtensä edestä eli kulkee läpi, tähti näyttää himmeältä hetkeksi. Tietenkin maapallolta katsottuna.
Taiteilijan mielikuva WASP-189:stä © ESA
Koska eksoplaneetta WASP-189b on lähelläTähtensä ja päiväsaikaansa on niin kirkas, että tutkijat ovat mittaaneet jopa "poissa olevan" valon, kun planeetta kulkee tähtensä taakse - eli pimennyksen aikana. Tutkimusryhmä havaitsi useita näistä WASP-189b-pimennyksistä CHEOPS-menetelmällä. Planeetta ei näytä heijastavan paljon tähtivaloa. Sen sijaan planeetta absorboi suurimman osan tähtivalosta, lämmittäen sen ja saamalla sen loistamaan.
Tutkijat uskovat kuitenkin, että planeetta ei olehyvin heijastava, koska sen päiväpuolella ei ole pilviä. Ja tämä ei ole yllättävää - teoreettisten mallien mukaan pilvet eivät voi muodostua niin korkeissa lämpötiloissa.
Lisäksi tutkijat ovat havainneet, että kulkukaasujätti tähtensä edessä epäsymmetrisesti. Tämä tapahtuu, kun tähden pinnalla on kirkkaampia ja tummempia alueita. CHEOPS-tietojen ansiosta tutkijat voivat päätellä, että tähti itse pyörii ja niin nopeasti, että sen muoto on pikemminkin ellipsoidinen kuin pallomainen. Tähti on venytetty päiväntasaajalle.
Mikä lopputulos on?
Tähti, jonka ympäri WASP-189b pyörii,hyvin erilainen kuin aurinko. Se on huomattavasti suurempi ja yli 2000 astetta kuumempi. Koska se on niin kuuma, tähti näyttää siniseltä kelta-valkoisen sijaan kuin aurinko.
Vain muutaman planeetan tiedetään kiertävänKuumien tähtien ympärillä, ja tämä järjestelmä on ylivoimaisesti kirkkain. Tästä syystä se toimii myös oppaana jatkotutkimukselle. "Odotamme lisää jännittäviä eksoplaneettojen löytöjä CHEOPS-havainnoista. Seuraavat artikkelit ovat jo valmisteilla”, toteaa lähetyskonsortion päätutkija.
Lue myös
Tuomiopäivän jäätikkö osoittautui vaarallisemmaksi kuin tutkijat ajattelivat. Kerromme pääasia
Tutkimus: kissat voivat jäljitellä ihmisiä
Sairauspäivänä 3 useimmat COVID-19-potilaat menettävät hajuaistunsa ja kärsivät usein nenästä