Misja CHEOPS
CHEOPS oznacza CHcharakteryzującymixOPLanetS.atellit (satelita charakteryzujący egzoplanety)
Artysta impresja CHEOPS. Źródło: © ESA / ATG medialab
Co to jest metoda tranzytu egzoplanety?
Egzoplanety odkryto po raz pierwszy w 1995 rokudwóch szwajcarskich astronomów, Michel Mayor i Didier Kelos, którzy w zeszłym roku otrzymali Nagrodę Nobla za to odkrycie. Metoda tranzytowa umożliwia wykrywanie i badanie egzoplanet. Teleskopy mierzą blask gwiazd, aby potwierdzić obecność planet wokół gwiazdy. Faktem jest, że z każdym przejściem planety przed gwiazdą następuje jej ciemnienie. Cykliczne zmiany jasności wskazują na przejście planety między Ziemią a gwiazdą.
NASA ma własnego satelitę, który został stworzonydo wykrywania egzoplanet metodą tranzytową – TESS. To teleskop kosmiczny przeznaczony do odkrywania egzoplanet metodą tranzytu, opracowany przez Massachusetts Institute of Technology w ramach programu Minor Exploration Program NASA. Rozpoczęło się 18 kwietnia 2018 r. W sierpniu 2020 r. TESS pomyślnie zakończył swoją misję.
Z kolei misja CHEOPS z ESA topierwsza misja badania jasnych pobliskich gwiazd, o których już wiadomo, że są gospodarzami egzoplanet, a jej celem jest dokonanie bardzo precyzyjnych obserwacji wielkości planety przechodzącej przed swoją gwiazdą. CHEOPS skoncentruje się na planetach o różnej wielkości, od superziemi po Neptuna, a uzyskane dane pozwolą określić gęstość nasypową planet. Będzie to pierwszy krok w kierunku zrozumienia tych obcych światów.
Wskaźniki pierwszej misji
Po wystrzeleniu na orbitę satelita natychmiastotrzymał obiecujące obserwacje znanych gwiazd z egzoplanetami. Już w styczniu CHEOPS wykonał pierwsze celowo zamazane obrazy gwiazd. Celowe rozogniskowanie jest podstawą strategii obserwacyjnej misji, która poprawia dokładność pomiarów poprzez rozprowadzanie światła z odległych gwiazd w wielu pikselach detektora.
Dokładność jest kluczem do dzisiejszych badańegzoplanety. Wiadomo, że ponad 4000 odkrytych planet orbituje wokół innych gwiazd niż Słońce. Kluczową kontynuacją badań tych światów jest określenie cech planet, wskazanie ograniczeń dotyczących ich struktury, powstawania i ewolucji.
Миссия «Хеопса» состоит именно в определении charakterystykę egzoplanet poprzez dokładny pomiar ich wielkości. Jednak przed ogłoszeniem gotowości do tej misji mały satelita o wielkości 1,5 metra musiał przejść dużą liczbę testów.
Ważne testy „Cheops”
Przy pierwszej serii prób w locie przeprowadzonych wOd stycznia do lutego eksperci misji rozpoczęli analizę odpowiedzi satelity, w szczególności teleskopu i detektora, w rzeczywistych warunkach kosmicznych. Od marca CHEOPS skupia się na dobrze przebadanych gwiazdach.
Aby zmierzyć skuteczność działania CHEOPS,Najpierw musieliśmy obserwować gwiazdy, których właściwości były dobrze znane, gwiazdy o „dobrym zachowaniu” wybrane ręcznie, musiały być stabilne i nie wykazywać oznak aktywności.
Keith Isaac, naukowiec zajmujący się projektem Cheops w ESA
Takie podejście pozwoliło zespołom ESA, konsorcjummisja i Airbus Spain - generalny wykonawca - aby zapewnić, że satelita będzie tak dokładny i stabilny, jak jest to konieczne do osiągnięcia jego ambitnych celów.
W ciągu dwóch tygodni od wystrzelenia na orbitęCHEOPS zaobserwował dwie gwiazdy egzoplanet, które „minęły” przed swoją gwiazdą macierzystą i zablokowały część światła gwiazd. Misja powstała w celu obserwacji tranzytów znanych egzoplanet - w celu zmierzenia rozmiarów planet z niespotykaną dotąd dokładnością, a także określenia ich gęstości poprzez połączenie tych wyników z niezależnymi pomiarami ich mas.
Jednym z celów był HD 93396, podolbrzymżółta gwiazda, znajdująca się 320 lat świetlnych od nas, jest nieco chłodniejsza i trzykrotnie większa od naszego Słońca. Obserwacje skupiały się na KELT-11b, pulchnej planecie gazowej około 30% większej od Jowisza na orbicie znacznie bliżej gwiazdy niż Merkury względem Słońca.
© ESA
Krzywa blasku tej gwiazdy jest wyraźnaspadek spowodowany ośmiogodzinnym przejściem KELT-11b. Na podstawie tych danych naukowcy bardzo dokładnie określili średnicę planety: 181 600 km - z błędem nieco mniejszym niż 4300 km.
Cheops rozpoznaje pierwszą krzywą blasku egzoplanety. © ESA
Pomiary wykonane przez CHEOPS okazały się pięciokrotnedokładniejsze niż pomiary z Ziemi. Willie Benz, główny badacz konsorcjum misji i profesor astrofizyki na Uniwersytecie w Bernie, powiedział: „To daje nam wyobrażenie o tym, co możemy osiągnąć dzięki CHEOPS w nadchodzących miesiącach i latach”.
Pierwsze odkrycie „Cheopsa”
CHEOPS spełnił oczekiwania naukowców już późniejparę miesięcy. Niedawno obserwacje za pomocą tego teleskopu kosmicznego ujawniły szczegóły egzoplanety WASP-189b, jednej z najbardziej ekstremalnych znanych planet.
Osiem miesięcy po uruchomieniu przestrzeniTeleskop CHEOPS stworzył pierwszą publikację naukową wykorzystującą dane CHEOPS. Wykorzystując dane CHEOPS, naukowcy przeprowadzili niedawno szczegółowe badania egzoplanety WASP-189b. Wyniki badań zostały przyjęte do publikacji w czasopiśmieAstronomia & Astrofizyka. „Te obserwacje pokazują, że CHEOPS w pełni spełnia swoje oczekiwania dotyczące wysokiej wydajności” – powiedział Benz.
Jedna z najbardziej ekstremalnych planet we wszechświecie
WASP-189b, cel obserwacyjny CHEOPS, przedstawiato egzoplaneta krążąca wokół HD 133112, jednej z najgorętszych gwiazd, jakie kiedykolwiek miały układ planetarny. „System WASP-189 znajduje się 322 lata świetlne od nas w konstelacji Wagi” - wyjaśnia Monica Lendl, główna autorka badań na Uniwersytecie Genewskim i członkini Narodowego Centrum Kompetencji PlanetS.
Dlaczego WASP-189b jest tak interesujący?
Obiekt WASP-189b jest szczególnie interesujący, ponieważ jestgazowego olbrzyma, który krąży bardzo blisko swojej gwiazdy macierzystej. Przelot wokół swojej gwiazdy zajmuje mniej niż trzy dni i jest 20 razy bliżej gwiazdy niż Ziemia do Słońca. Planeta jest ponad 1,5 raza większa od Jowisza, największej planety w Układzie Słonecznym.
Obiekty planetarne takie jak WASP-189b są bardzoegzotyczny. Mają stałą stronę dzienną, która jest zawsze oświetlona światłem gwiazdy, i odpowiednio stałą stronę nocną. Oznacza to, że klimat na takiej planecie jest zupełnie odmienny od klimatu gazowych gigantów – Jowisza i Saturna – w naszym Układzie Słonecznym. Naukowcy oszacowali również temperaturę WASP-189b na 3200 stopni Celsjusza. Takie planety nazywane są „super gorącymi Jowiszami”. W tak wysokiej temperaturze żelazo topi się, a nawet przechodzi w stan gazowy.
„Ten obiekt ‚ jedna z najbardziej ekstremalnych planet, jakie znamy” – podkreśla Lendl.
WASP 189 Grafika informacyjna © ESA
Jakie pomiary wykonano w celu zbadania planety?
Problem w tym, że naukowcy nie widzą siebie.planeta, ponieważ jest zbyt daleko od Ziemi i zbyt blisko swojej gwiazdy macierzystej. W konsekwencji astronomowie muszą polegać na metodach pośrednich.
Aby to zrobić, CHEOPS wykorzystuje wysoką precyzjępomiary jasności: kiedy planeta przechodzi przed swoją gwiazdą, to znaczy dokonuje tranzytu, gwiazda przez krótki czas wydaje się słabsza. Oczywiście patrząc z Ziemi.
Artystyczna wizja WASP-189 © ESA
Ponieważ egzoplaneta WASP-189b jest bliskojej gwiazda i jej dzienna strona jest tak jasna, że naukowcy zmierzyli nawet „nieobecne” światło, gdy planeta przechodzi za swoją gwiazdą - to znaczy podczas zaćmienia. Zespół badawczy zaobserwował kilka z tych zaćmień WASP-189b za pomocą CHEOPS. Wydaje się, że planeta nie odbija dużo światła gwiazd. Zamiast tego większość światła gwiazd jest absorbowana przez planetę, podgrzewając ją i nadając jej blasku.
Jednak naukowcy uważają, że planeta nie jestbardzo odblaskowe, ponieważ po jego dziennej stronie nie ma chmur. I nie jest to zaskakujące - modele teoretyczne pokazują, że chmury nie mogą tworzyć się w tak wysokich temperaturach.
Ponadto naukowcy odkryli, że przejściegazowy gigant przed swoją gwiazdą asymetrycznie. Dzieje się tak, gdy gwiazda ma jaśniejsze i ciemniejsze obszary na swojej powierzchni. Dzięki danym z projektu CHEOPS naukowcy mogą stwierdzić, że sama gwiazda obraca się i tak szybko, że jej kształt jest raczej elipsoidalny niż kulisty. Gwiazda jest rozciągnięta na równiku.
Jaki jest wynik finansowy?
Gwiazda wokół której obraca się WASP-189b,bardzo różni się od słońca. Jest znacznie większy i cieplejszy o ponad 2000 stopni Celsjusza. Ponieważ jest tak gorąco, gwiazda wydaje się niebieska, a nie żółto-biała, jak słońce.
Wiadomo, że orbituje tylko kilka planetwokół takich gorących gwiazd, a ten układ jest zdecydowanie najjaśniejszy. W rezultacie służy również jako przewodnik do dalszych badań. „Oczekujemy dalszych ekscytujących odkryć egzoplanet na podstawie obserwacji CHEOPS. Kolejne artykuły są już w przygotowaniu” – podsumowuje główny badacz konsorcjum misyjnego.
Czytaj także
Lodowiec Doomsday okazał się bardziej niebezpieczny, niż sądzili naukowcy. Mówimy najważniejsze
Badanie: koty mogą naśladować ludzi
W 3. dniu choroby większość pacjentów z COVID-19 traci zmysł węchu i często cierpi na katar