Missão CHEOPS
CHEOPS significa CHcaracterizandoExOPLaneSatélite (satélite de caracterização de exoplanetas)
Impressão artística de CHEOPS. Crédito: © ESA / ATG medialab
O que é o método de trânsito de exoplanetas?
Os exoplanetas foram descobertos pela primeira vez em 1995dois astrônomos suíços, Michel Mayor e Didier Kelos, que receberam o Prêmio Nobel no ano passado por esta descoberta. O método de trânsito permite detectar e estudar exoplanetas. Telescópios medem o brilho das estrelas para confirmar a presença de planetas ao redor da estrela. O fato é que a cada passagem de um planeta na frente de uma estrela, ocorre seu escurecimento. Mudanças cíclicas no brilho mostram a passagem de um planeta entre a Terra e a estrela.
A NASA tem seu próprio satélite, que foi criadopara detecção de exoplanetas pelo método de trânsito - TESS. Este é um telescópio espacial projetado para a descoberta de exoplanetas pelo método de trânsito, desenvolvido pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts como parte do Programa de Exploração Menor da NASA. Lançado em 18 de abril de 2018. Em agosto de 2020, o TESS concluiu com sucesso a sua missão.
A missão CHEOPS da ESA, por sua vez, éa primeira missão a estudar estrelas próximas brilhantes já conhecidas por albergarem exoplanetas, com o objetivo de fazer observações de alta precisão do tamanho do planeta à medida que passa em frente da sua estrela. O CHEOPS irá concentrar-se em planetas que variam em tamanho desde super-Terras até Neptuno, e os seus dados permitirão determinar a densidade aparente dos planetas. Este será o primeiro passo para a compreensão desses mundos alienígenas.
Indicadores da primeira missão
Após o lançamento em órbita, o satélite imediatamenterecebeu observações promissoras de estrelas conhecidas com exoplanetas. Já em janeiro, CHEOPS tirou as primeiras imagens deliberadamente borradas das estrelas. A desfocagem deliberada está no cerne da estratégia de observação da missão, que melhora a precisão da medição ao distribuir a luz de estrelas distantes em muitos de seus pixels de detecção.
Precisão é a chave para a pesquisa de hojeexoplanetas. Sabe-se que mais de 4.000 planetas descobertos orbitam outras estrelas além do sol. Uma continuação fundamental do estudo desses mundos é determinar as características dos planetas, indicando as restrições em sua estrutura, formação e evolução.
A missão de Quéops é precisamente determinarcaracterísticas de exoplanetas medindo com precisão seu tamanho. No entanto, antes de anunciar que estava pronto para esta missão, um pequeno satélite de 1,5 metro de tamanho teve que passar por um grande número de testes.
Testes importantes "Cheops"
Com a primeira série de testes de voo realizados emDe janeiro a fevereiro, os especialistas da missão começaram a analisar a resposta do satélite, em particular o telescópio e o detector, em condições espaciais reais. A partir de março, o CHEOPS se concentrou em estrelas bem estudadas.
Para medir o quão bem o CHEOPS funciona,нам сначала нужно было наблюдать звезды, свойства которых хорошо известны, звезды с «хорошим поведением» — отобранные вручную, они должны были быть стабильными и без признаков активности.
Keith Isaac, cientista do projeto Cheops na ESA
Esta abordagem permitiu às equipas da ESA, o consórciomissão e a Airbus Spain - o contratante geral - para garantir que o satélite seja tão preciso e estável quanto necessário para atingir seus objetivos ambiciosos.
Dentro de duas semanas do lançamento em órbitaO CHEOPS observou duas estrelas exoplanetas enquanto elas "passavam" na frente de sua estrela hospedeira e bloqueavam parte da luz estelar. A missão foi criada para observar os trânsitos de exoplanetas conhecidos - medir o tamanho dos planetas com uma precisão sem precedentes, bem como determinar sua densidade combinando esses resultados com medições independentes de suas massas.
Um dos alvos era HD 93396, um subgigantea estrela amarela, localizada a 320 anos-luz de distância, é ligeiramente mais fria e três vezes o tamanho do nosso sol. O foco das observações foi KELT-11b, um planeta gordo de gás cerca de 30% maior que Júpiter, em uma órbita muito mais próxima da estrela do que Mercúrio está do sol.
© ESA
A curva de luz desta estrela mostra um claroa queda causada pela passagem de oito horas do KELT-11b. Com base nesses dados, os cientistas determinaram com muita precisão o diâmetro do planeta: 181.600 km - com um erro de pouco menos de 4300 km.
Quéops reconhece a primeira curva de luz de um exoplaneta.© ESA
As medições feitas pelo CHEOPS foram cinco vezesmais preciso do que medições da Terra. Willie Benz, principal investigador do consórcio de missões e professor de astrofísica da Universidade de Berna, disse: "Isso nos dá uma ideia do que podemos alcançar com o CHEOPS nos próximos meses e anos."
A primeira descoberta de "Quéops"
CHEOPS atendeu às expectativas dos cientistas já depoisalguns meses. Recentemente, observações com este telescópio espacial revelaram detalhes do exoplaneta WASP-189b, um dos planetas mais extremos conhecidos.
Oito meses após o lançamento do espaçoO telescópio CHEOPS produziu a primeira publicação científica utilizando dados CHEOPS. Usando dados do CHEOPS, os cientistas conduziram recentemente um estudo detalhado do exoplaneta WASP-189b. Os resultados da pesquisa foram aceitos para publicação na revistaAstronomia e Astrofísica. “Essas observações demonstram que o CHEOPS atende plenamente às suas expectativas de alto desempenho”, disse Benz.
Um dos planetas mais extremos do universo
WASP-189b, alvo de observação CHEOPS, apresentaé um exoplaneta em órbita HD 133112, uma das estrelas mais quentes que já teve um sistema planetário. “O sistema WASP-189 está a 322 anos-luz de distância na constelação de Libra”, explica Monica Lendl, principal autora do estudo na Universidade de Genebra e membro do Centro Nacional de Competência PlanetS.
Por que o WASP-189b é tão interessante?
O objeto WASP-189b é especialmente interessante porqueum gigante gasoso que orbita muito perto de sua estrela-mãe. Leva menos de três dias para voar ao redor de sua estrela e está 20 vezes mais perto da estrela do que a Terra está do Sol. O planeta tem mais de 1,5 vezes o tamanho de Júpiter, o maior planeta do sistema solar.
Objetos planetários como WASP-189b são muitoexótico. Eles têm um lado diurno constante, que é sempre iluminado pela luz de uma estrela, e, consequentemente, um lado noturno constante. Isso significa que o clima nesse planeta é completamente diferente do clima dos gigantes gasosos - Júpiter e Saturno - em nosso sistema solar. Os cientistas também estimaram a temperatura do WASP-189b em 3.200 graus Celsius. Esses planetas são chamados de “Júpiteres superquentes”. A uma temperatura tão alta, o ferro derrete e até se torna gasoso.
“Este objeto — um dos planetas mais extremos que conhecemos”, enfatiza Lendl.
Gráficos de informações WASP 189. © ESA
Que medidas foram feitas para estudar o planeta?
O problema é que os cientistas não conseguem se verplaneta porque está muito longe da Terra e muito perto de sua estrela-mãe. Como consequência, os astrônomos dependem de métodos indiretos.
Para isso, CHEOPS usa alta precisãomedidas de brilho: quando um planeta passa na frente de sua estrela, ou seja, faz um trânsito, a estrela fica mais fraca por um curto período. Claro, quando visto da Terra.
Художественное впечатление о WASP-189 © ESA
Como o exoplaneta WASP-189b está próximopara sua estrela e seu lado diurno é tão brilhante que os cientistas mediram até mesmo a luz "ausente" quando o planeta passa atrás de sua estrela - isto é, durante um eclipse. A equipe de pesquisa observou vários desses eclipses WASP-189b usando CHEOPS. O planeta não parece refletir muita luz das estrelas. Em vez disso, a maior parte da luz das estrelas é absorvida pelo planeta, aquecendo-o e fazendo-o brilhar.
No entanto, os cientistas acreditam que o planeta não émuito reflexivo, pois não há nuvens no lado diurno. E isso não é surpreendente - os modelos teóricos afirmam que as nuvens não podem se formar em temperaturas tão altas.
Além disso, os cientistas descobriram que a passagemgigante gasoso na frente de sua estrela de forma assimétrica. Isso acontece quando uma estrela tem áreas mais brilhantes e mais escuras em sua superfície. Graças aos dados do CHEOPS, os cientistas podem concluir que a própria estrela gira tão rapidamente que sua forma é mais elipsoidal do que esférica. A estrela está esticada no equador.
Qual é o resultado final?
A estrela em torno da qual gira WASP-189b,muito diferente do sol. É consideravelmente maior e mais de 2.000 graus Celsius mais quente. Por ser muito quente, a estrela parece azul em vez de branco-amarelada como o sol.
Apenas alguns planetas orbitamem torno de estrelas tão quentes, e este sistema é de longe o mais brilhante. Como resultado, também serve como um guia para futuras pesquisas. “Esperamos mais descobertas emocionantes de exoplanetas a partir das observações do CHEOPS. Os seguintes artigos já estão em preparação”, finaliza o pesquisador-chefe do consórcio missionário.
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