Missione CHEOPS
CHEOPS sta per CHcaratterizzanteExOPERAZIONElanetSatellite (satellite per la caratterizzazione degli esopianeti)
Rappresentazione artistica di CHEOPS. Credito: © ESA / ATG medialab
Cos'è il metodo di transito degli esopianeti?
Gli esopianeti sono stati scoperti per la prima volta nel 1995due astronomi svizzeri, Michel Mayor e Didier Kelos, che l'anno scorso hanno ricevuto il Premio Nobel per questa scoperta. Il metodo di transito consente la scoperta e lo studio di esopianeti. I telescopi misurano la radianza delle stelle per confermare la presenza di pianeti intorno alla stella. Il fatto è che ad ogni passaggio del pianeta davanti alla stella si verifica il suo oscuramento. I cambiamenti ciclici della luminosità mostrano il passaggio di un pianeta tra la Terra e la stella.
La NASA ha il proprio satellite, che è stato creatoper rilevare pianeti extrasolari utilizzando il metodo dei transiti - TESS. Si tratta di un telescopio spaziale progettato per la scoperta di esopianeti con il metodo del transito, sviluppato dal Massachusetts Institute of Technology nell'ambito del Minor Exploration Program della NASA. Lanciato il 18 aprile 2018. Nell'agosto 2020, TESS ha completato con successo la sua missione.
La missione CHEOPS dell'ESA, a sua volta, lo èla prima missione per studiare le stelle luminose vicine già note per ospitare esopianeti, con l'obiettivo di effettuare osservazioni ad alta precisione delle dimensioni del pianeta mentre passa davanti alla sua stella. CHEOPS si concentrerà su pianeti di dimensioni variabili, dalle super-Terre a Nettuno, e i suoi dati consentiranno di determinare la densità apparente dei pianeti. Questo sarà il primo passo verso la comprensione di questi mondi alieni.
Primi indicatori di missione
Dopo il lancio in orbita, il satellite immediatamenteha ricevuto promettenti osservazioni di stelle conosciute con esopianeti. Già a gennaio CHEOPS ha realizzato le prime immagini deliberatamente sfocate delle stelle. La defocalizzazione deliberata è al centro della strategia di osservazione della missione, che migliora l'accuratezza della misurazione distribuendo la luce da stelle lontane attraverso molti dei suoi pixel del rivelatore.
La precisione è la chiave della ricerca odiernaesopianeti. È noto che più di 4.000 pianeti scoperti orbitano attorno a stelle diverse dal Sole. Una continuazione chiave dello studio di questi mondi è determinare le caratteristiche dei pianeti, indicando le restrizioni sulla loro struttura, formazione ed evoluzione.
La missione di Cheope è proprio quella di determinarecaratteristiche degli esopianeti misurandone accuratamente le dimensioni. Tuttavia, prima di annunciare la sua disponibilità per questa missione, il piccolo satellite di 1,5 metri di dimensione ha dovuto superare un gran numero di test.
Test importanti "Cheops"
Con la prima serie di prove di volo effettuate inDa gennaio a febbraio, gli esperti della missione hanno iniziato ad analizzare la risposta del satellite, in particolare del telescopio e del rivelatore, in condizioni spaziali reali. A partire da marzo, CHEOPS si è concentrato su stelle ben studiate.
Per misurare il funzionamento di CHEOPS,Per prima cosa dovevamo osservare stelle le cui proprietà fossero ben note, stelle con “buon comportamento” selezionate a mano, dovevano essere stabili e senza segni di attività.
Keith Isaac, scienziato del progetto Cheops presso l'ESA
Questo approccio ha permesso alle squadre di ESA, il consorziomissione e Airbus Spain - l'appaltatore generale - per garantire che il satellite sia preciso e stabile quanto necessario per raggiungere i suoi ambiziosi obiettivi.
Entro due settimane dal lancio in orbitaCHEOPS ha osservato due stelle di esopianeti mentre "passavano" davanti alla loro stella ospite e ha bloccato parte della luce delle stelle. La missione è stata creata per osservare i transiti di esopianeti noti - per misurare le dimensioni dei pianeti con una precisione senza precedenti, nonché per determinare la loro densità combinando questi risultati con misurazioni indipendenti delle loro masse.
Uno degli obiettivi era HD 93396, una subgigantela stella gialla, situata a 320 anni luce di distanza, è leggermente più fredda e tre volte più grande del nostro Sole. Il fulcro delle osservazioni era KELT-11b, un paffuto pianeta gassoso circa il 30% più grande di Giove in orbita molto più vicino alla stella di quanto lo sia Mercurio al Sole.
© ESA
La curva di luce di questa stella mostra un chiaroil calo causato dal passaggio di otto ore del KELT-11b. Secondo questi dati, gli scienziati hanno determinato in modo molto accurato il diametro del pianeta: 181.600 km - con un errore di poco inferiore a 4300 km.
Cheops riconosce la prima curva di luce di un esopianeta. © ESA
Le misurazioni effettuate da CHEOPS si sono rivelate cinque voltepiù accurato delle misurazioni dalla Terra. Willie Benz, ricercatore principale per il consorzio della missione e professore di astrofisica all'Università di Berna, ha dichiarato: "Questo ci dà un'idea di cosa possiamo ottenere con CHEOPS nei prossimi mesi e anni".
La prima scoperta di "Cheope"
CHEOPS ha già soddisfatto le aspettative degli scienziatidiversi mesi. Recentemente, le osservazioni con questo telescopio spaziale hanno rivelato dettagli dell’esopianeta WASP-189b, uno dei pianeti più estremi conosciuti.
Otto mesi dopo il lancio dello spazioIl telescopio CHEOPS ha prodotto la prima pubblicazione scientifica utilizzando i dati CHEOPS. Utilizzando i dati CHEOPS, gli scienziati hanno recentemente condotto uno studio dettagliato dell’esopianeta WASP-189b. I risultati della ricerca sono stati accettati per la pubblicazione sulla rivistaAstronomia e Astrofisica. "Queste osservazioni dimostrano che CHEOPS soddisfa pienamente le elevate aspettative in termini di prestazioni", ha affermato Benz.
Uno dei pianeti più estremi dell'universo
WASP-189b, CHEOPS Observation Target, presentaè un esopianeta in orbita attorno a HD 133112, una delle stelle più calde che abbia mai avuto un sistema planetario. "Il sistema WASP-189 è a 322 anni luce di distanza nella costellazione della Bilancia", spiega Monica Lendl, autrice principale dello studio presso l'Università di Ginevra e membro del PlanetS National Center of Competence.
Perché WASP-189b è così interessante?
L'oggetto WASP-189b è particolarmente interessante perchéun gigante gassoso che orbita molto vicino alla sua stella madre. Ci vogliono meno di tre giorni per volare intorno alla sua stella, ed è 20 volte più vicino alla stella di quanto lo sia la Terra al Sole. Il pianeta è più di 1,5 volte la dimensione di Giove, il più grande pianeta del sistema solare.
Gli oggetti planetari come WASP-189b sono moltoesotico. Hanno un lato diurno costante, che è sempre illuminato dalla luce di una stella, e, di conseguenza, un lato notturno costante. Ciò significa che il clima su un pianeta del genere è completamente diverso dal clima dei giganti gassosi - Giove e Saturno - nel nostro sistema solare. Gli scienziati hanno anche stimato che la temperatura di WASP-189b fosse di 3.200 gradi Celsius. Tali pianeti sono chiamati “Giovia supercaldi”. A una temperatura così elevata, il ferro si scioglie e diventa persino gassoso.
“Questo oggetto — uno dei pianeti più estremi che conosciamo”, sottolinea Lendl.
Grafici informativi WASP 189. © ESA
Quali misurazioni sono state effettuate per studiare il pianeta?
Il problema è che gli scienziati non possono vedere se stessipianeta perché è troppo lontano dalla Terra e troppo vicino alla sua stella madre. Di conseguenza, gli astronomi devono fare affidamento su metodi indiretti.
Per fare questo, CHEOPS utilizza l'alta precisionemisure di luminosità: quando un pianeta passa davanti alla sua stella, cioè fa un transito, la stella appare più debole per un breve periodo. Naturalmente, se visto dalla Terra.
Rappresentazione artistica del WASP-189© ESA
Poiché l'esopianeta WASP-189b è vicinoalla sua stella e il suo lato diurno è così luminoso che gli scienziati hanno misurato anche la luce "assente" quando il pianeta passa dietro la sua stella, cioè durante un'eclissi. Il team di ricerca ha osservato molte di queste eclissi di WASP-189b utilizzando CHEOPS. Il pianeta non sembra riflettere molta luce stellare. Invece, la maggior parte della luce delle stelle viene assorbita dal pianeta, riscaldandolo e facendolo brillare.
Tuttavia, gli scienziati ritengono che il pianeta non lo siamolto riflettente in quanto non ci sono nuvole sul lato diurno. E questo non sorprende: i modelli teorici affermano che le nuvole non possono formarsi a temperature così elevate.
Inoltre, gli scienziati hanno scoperto che il passaggiogigante gassoso davanti alla sua stella in modo asimmetrico. Questo accade quando una stella ha aree più luminose e più scure sulla sua superficie. Grazie ai dati di CHEOPS, gli scienziati possono concludere che la stella stessa ruota così rapidamente che la sua forma è piuttosto ellissoidale piuttosto che sferica. La stella è distesa all'equatore.
Qual è la linea di fondo?
La stella attorno alla quale ruota WASP-189b,molto diverso dal sole. È notevolmente più grande e più di 2000 gradi Celsius più caldo. Poiché fa così caldo, la stella appare blu invece che giallo-bianca come il sole.
Si sa che solo pochi pianeti orbitanoattorno a stelle così calde, e questo sistema è di gran lunga il più luminoso. Di conseguenza, funge anche da guida per ulteriori ricerche. “Ci aspettiamo ulteriori entusiasmanti scoperte di esopianeti dalle osservazioni di CHEOPS. I seguenti articoli sono già in preparazione”, conclude il capo ricercatore del consorzio della missione.
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