CHEOPS-missie
CHEOPS staat voor CHkarakteriserendE.XOPbaanSatelliet (satelliet voor karakterisering van exoplaneten)
Artist's impression van CHEOPS. Krediet: © ESA / ATG medialab
Wat is een doorvoermethode om exoplaneten te bestuderen?
Exoplaneten werden voor het eerst ontdekt in 1995twee Zwitserse astronomen, Michel Mayor en Didier Kelos, die vorig jaar voor deze ontdekking de Nobelprijs ontvingen. De doorvoermethode maakt de ontdekking en studie van exoplaneten mogelijk. Telescopen meten de straling van sterren om de aanwezigheid van planeten rond de ster te bevestigen. Het is een feit dat bij elke passage van een planeet voor een ster, het donker wordt. Cyclische veranderingen in helderheid tonen de passage van een planeet tussen de aarde en de ster.
NASA heeft zijn eigen satelliet, die is gemaaktvoor het detecteren van exoplaneten met behulp van de transitmethode - TESS. Dit is een ruimtetelescoop die is ontworpen voor de ontdekking van exoplaneten via de transitmethode, ontwikkeld door het Massachusetts Institute of Technology als onderdeel van NASA's Minor Exploration Program. Gelanceerd op 18 april 2018. In augustus 2020 voltooide TESS zijn missie met succes.
De CHEOPS-missie van ESA is dat op haar beurtde eerste missie om heldere nabijgelegen sterren te bestuderen waarvan al bekend is dat ze exoplaneten herbergen, met als doel uiterst nauwkeurige waarnemingen te doen van de grootte van de planeet terwijl deze voor zijn ster langs beweegt. CHEOPS zal zich richten op planeten die in grootte variëren van superaardes tot Neptunus, en de gegevens ervan zullen het mogelijk maken de bulkdichtheid van de planeten te bepalen. Dit zal de eerste stap zijn op weg naar het begrijpen van deze buitenaardse werelden.
Eerste missie-indicatoren
Na lancering in een baan om de aarde, de satelliet onmiddellijkontving veelbelovende waarnemingen van bekende sterren met exoplaneten. Al in januari maakte CHEOPS de eerste opzettelijk wazige beelden van de sterren. Opzettelijke onscherpte vormt de kern van de observatiestrategie van de missie, die de meetnauwkeurigheid verbetert door licht van verre sterren over veel van de detectorpixels te verspreiden.
Nauwkeurigheid is de sleutel tot het huidige onderzoekexoplaneten. Van meer dan 4.000 ontdekte planeten is bekend dat ze in een baan om andere sterren dan de zon draaien. Een belangrijke voortzetting van de studie van deze werelden is het bepalen van de kenmerken van de planeten, met vermelding van de beperkingen op hun structuur, vorming en evolutie.
De missie van Cheops is precies bepalenkenmerken van exoplaneten door hun grootte nauwkeurig te meten. Voordat de kleine satelliet van 1,5 meter echter aankondigde bereid te zijn deze taak uit te voeren, moest hij een groot aantal tests ondergaan.
Belangrijke tests "Cheops"
Met de eerste serie vliegproeven inVan januari tot februari begonnen de missie-experts met het analyseren van de respons van de satelliet, in het bijzonder de telescoop en detector, in reële ruimteomstandigheden. Vanaf maart richt CHEOPS zich op goed bestudeerde sterren.
Om te meten hoe goed CHEOPS werkt,We moesten eerst sterren observeren waarvan de eigenschappen algemeen bekend waren, sterren met “goed gedrag” die we met de hand hadden geselecteerd, ze moesten stabiel zijn en geen tekenen van activiteit vertoonden.
Keith Isaac, projectwetenschapper van Cheops bij ESA
Deze aanpak heeft de teams van ESA, het consortium, mogelijk gemaaktmissie en Airbus Spanje - de algemene aannemer - om ervoor te zorgen dat de satelliet zo nauwkeurig en stabiel is als nodig is om zijn ambitieuze doelen te bereiken.
Binnen twee weken na lancering in een baan om de aardeCHEOPS observeerde twee exoplaneetsterren terwijl ze voor hun gastster "passeerden" en een deel van het sterlicht blokkeerden. De missie is gemaakt om de transits van bekende exoplaneten te observeren - om de grootte van planeten met een ongekende nauwkeurigheid te meten, en om hun dichtheid te bepalen door deze resultaten te combineren met onafhankelijke metingen van hun massa.
Een van de doelen was HD 93396, een ondergeschiktede gele ster, op 320 lichtjaar afstand, is iets kouder en drie keer zo groot als onze zon. De focus van de waarnemingen was KELT-11b, een dikke gasplaneet die ongeveer 30% groter is dan Jupiter in een baan veel dichter bij de ster dan Mercurius bij de zon.
© ESA
De lichtcurve van deze ster is duidelijk te ziende dip veroorzaakt door de acht uur durende passage van KELT-11b. Op basis van deze gegevens bepaalden wetenschappers zeer nauwkeurig de diameter van de planeet: 181.600 km - met een fout van iets minder dan 4300 km.
Cheops herkent de eerste lichtcurve van een exoplaneet.© ESA
De metingen van CHEOPS bleken vijf keer te zijnnauwkeuriger dan metingen vanaf de aarde. Willie Benz, hoofdonderzoeker van het missieconsortium en hoogleraar astrofysica aan de Universiteit van Bern, zei: "Dit geeft ons een idee van wat we de komende maanden en jaren met CHEOPS kunnen bereiken."
De eerste ontdekking van "Cheops"
CHEOPS voldeed daarna al aan de verwachtingen van wetenschapperseen paar maanden. Recentelijk hebben waarnemingen met deze ruimtetelescoop details onthuld van de exoplaneet WASP-189b, een van de meest extreme planeten die we kennen.
Acht maanden na de lancering van de ruimteDe CHEOPS-telescoop produceerde de eerste wetenschappelijke publicatie op basis van CHEOPS-gegevens. Met behulp van CHEOPS-gegevens hebben wetenschappers onlangs een gedetailleerd onderzoek uitgevoerd naar de exoplaneet WASP-189b. De onderzoeksresultaten zijn geaccepteerd voor publicatie in het tijdschriftAstronomie & Astrofysica. “Deze observaties tonen aan dat CHEOPS zijn hoge prestatieverwachtingen volledig waarmaakt”, aldus Benz.
Een van de meest extreme planeten in het universum
WASP-189b, CHEOPS Observation Target, presenteertis een exoplaneet in een baan rond HD 133112, een van de heetste sterren die ooit een planetair systeem hebben gehad. "Het WASP-189-systeem is 322 lichtjaar verwijderd in het sterrenbeeld Weegschaal", legt Monica Lendl uit, hoofdauteur van de studie aan de Universiteit van Genève en lid van het PlanetS National Center of Competence.
Waarom is WASP-189b zo interessant?
Object WASP-189b is vooral interessant omdat heteen gasreus die heel dicht bij zijn moederster draait. Het duurt minder dan drie dagen om rond zijn ster te vliegen en is 20 keer dichter bij de ster dan de aarde bij de zon. De planeet is meer dan 1,5 keer zo groot als Jupiter, de grootste planeet in het zonnestelsel.
Planetaire objecten zoals WASP-189b zijn zeerexotisch. Ze hebben een constante dagzijde, die altijd wordt verlicht door het licht van een ster, en dienovereenkomstig een constante nachtzijde. Dit betekent dat het klimaat op zo’n planeet compleet anders is dan het klimaat van de gasreuzen – Jupiter en Saturnus – in ons zonnestelsel. Wetenschappers schatten ook dat de temperatuur van WASP-189b 3200 graden Celsius bedraagt. Dergelijke planeten worden ‘superhete Jupiters’ genoemd. Bij zo’n hoge temperatuur smelt ijzer en wordt het zelfs gasvormig.
“Dit object — een van de meest extreme planeten die we kennen”, benadrukt Lendl.
WASP 189 Informatiegrafiek. © ESA
Welke metingen zijn er gedaan om de planeet te bestuderen?
Het probleem is dat wetenschappers zichzelf niet kunnen zienplaneet omdat het te ver van de aarde en te dicht bij zijn moederster is. Als gevolg hiervan zijn astronomen aangewezen op indirecte methoden.
Hiervoor gebruikt CHEOPS hoge precisiehelderheidsmetingen: wanneer een planeet voor zijn ster passeert, dat wil zeggen, een doorgang maakt, lijkt de ster een korte tijd zwakker. Natuurlijk gezien vanaf de aarde.
Artistieke impressie van WASP-189 © ESA
Omdat exoplaneet WASP-189b dichtbij isaan zijn ster en zijn dagzijde is zo helder dat wetenschappers zelfs het "afwezige" licht hebben gemeten wanneer de planeet achter zijn ster passeert - dat wil zeggen tijdens een zonsverduistering. Het onderzoeksteam observeerde verschillende van deze WASP-189b-eclipsen met CHEOPS. De planeet lijkt niet veel sterrenlicht te reflecteren. In plaats daarvan wordt het grootste deel van het sterlicht door de planeet geabsorbeerd, waardoor deze wordt opgewarmd en schijnt.
Wetenschappers geloven echter dat de planeet dat niet iszeer reflecterend omdat er aan de dagzijde geen wolken zijn. En dit is niet verrassend - theoretische modellen beweren dat wolken zich niet kunnen vormen bij zulke hoge temperaturen.
Bovendien hebben wetenschappers ontdekt dat de doorganggasreus asymmetrisch voor zijn ster. Dit gebeurt wanneer een ster helderdere en donkere gebieden op zijn oppervlak heeft. Dankzij de CHEOPS-gegevens kunnen wetenschappers concluderen dat de ster zelf roteert en zo snel dat zijn vorm eerder ellipsvormig dan bolvormig is. De ster is uitgestrekt op de evenaar.
Waar komt het op neer?
De ster waar WASP-189b om draait,heel anders dan de zon. Het is aanzienlijk groter en meer dan 2000 graden Celsius warmer. Omdat het zo heet is, lijkt de ster blauw in plaats van geelwit zoals de zon.
Er zijn slechts enkele planeten bekend die in een baan om de aarde draaienrond zulke hete sterren, en dit systeem is veruit het helderste. Hierdoor dient het ook als leidraad voor verder onderzoek. “We verwachten verdere opwindende ontdekkingen van exoplaneten op basis van CHEOPS-waarnemingen. De volgende artikelen zijn al in voorbereiding”, besluit de hoofdonderzoeker van het missieconsortium.
Lees ook
De Doomsday-gletsjer bleek gevaarlijker te zijn dan wetenschappers dachten. We vertellen het belangrijkste
Studie: katten kunnen mensen imiteren
Op dag 3 van de ziekte verliezen de meeste COVID-19-patiënten hun reukvermogen en hebben ze vaak een loopneus