ภารกิจเชพส์
CHEOPS ย่อมาจาก ชลักษณะจxOPลาเน็ตSatellite (ดาวเทียมจำแนกลักษณะดาวเคราะห์นอกระบบ)
ความประทับใจของศิลปินที่มีต่อ CHEOPS เครดิต: © ESA / ATG medialab
Exoplanet Transit Method คืออะไร?
ดาวเคราะห์นอกระบบถูกค้นพบครั้งแรกในปี 1995นักดาราศาสตร์ชาวสวิสสองคน Michel Mayor และ Didier Kelos ซึ่งได้รับรางวัลโนเบลเมื่อปีที่แล้วสำหรับการค้นพบนี้ วิธีการขนส่งทำให้สามารถตรวจจับและศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบได้ กล้องโทรทรรศน์จะวัดความสว่างของดวงดาวเพื่อยืนยันการมีดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์ ความจริงก็คือเมื่อดาวเคราะห์แต่ละดวงอยู่ข้างหน้าดาวดวงหนึ่งความมืดก็เกิดขึ้น การเปลี่ยนแปลงความสว่างตามวัฏจักรแสดงให้เห็นทางเดินของดาวเคราะห์ระหว่างโลกกับดาวฤกษ์
NASA มีดาวเทียมของตัวเองซึ่งถูกสร้างขึ้นสำหรับการตรวจจับดาวเคราะห์นอกระบบโดยใช้วิธีการผ่านหน้า - TESS นี่คือกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ออกแบบมาเพื่อการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบโดยวิธีการผ่านหน้า พัฒนาโดยสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการสำรวจน้อยของ NASA เปิดตัวเมื่อ 18 เมษายน 2018. ในเดือนสิงหาคม 2020 TESS บรรลุภารกิจสำเร็จ
ภารกิจของ CHEOPS จาก ESA ก็คือภารกิจแรกในการศึกษาดาวฤกษ์ใกล้เคียงที่สว่างซึ่งเป็นที่รู้จักอยู่แล้วว่ามีดาวเคราะห์นอกระบบ โดยมีเป้าหมายในการสังเกตการณ์ขนาดดาวเคราะห์อย่างแม่นยำในขณะที่มันเคลื่อนผ่านหน้าดาวฤกษ์ของมัน CHEOPS จะมุ่งเน้นไปที่ดาวเคราะห์ที่มีขนาดตั้งแต่ซุปเปอร์เอิร์ธไปจนถึงดาวเนปจูน และข้อมูลของมันจะช่วยให้สามารถระบุความหนาแน่นรวมของดาวเคราะห์ได้ นี่จะเป็นก้าวแรกในการทำความเข้าใจโลกมนุษย์ต่างดาวเหล่านี้
ตัวชี้วัดภารกิจแรก
หลังจากปล่อยขึ้นสู่วงโคจรดาวเทียมทันทีได้รับการสังเกตการณ์ที่มีแนวโน้มของดาวที่รู้จักกับดาวเคราะห์นอกระบบ ในเดือนมกราคม CHEOPS ได้สร้างภาพดวงดาวที่เบลอโดยเจตนาเป็นครั้งแรก การพร่ามัวโดยเจตนาเป็นหัวใจสำคัญของกลยุทธ์การสังเกตของภารกิจซึ่งช่วยเพิ่มความแม่นยำในการวัดโดยการกระจายแสงจากดวงดาวที่อยู่ห่างไกลไปยังพิกเซลของเครื่องตรวจจับจำนวนมาก
ความถูกต้องเป็นกุญแจสำคัญในการวิจัยในปัจจุบันดาวเคราะห์นอกระบบ ดาวเคราะห์ที่ค้นพบมากกว่า 4,000 ดวงเป็นที่รู้กันว่าโคจรรอบดาวฤกษ์อื่นที่ไม่ใช่ดวงอาทิตย์ ความต่อเนื่องที่สำคัญของการศึกษาโลกเหล่านี้คือการกำหนดลักษณะของดาวเคราะห์โดยระบุข้อ จำกัด เกี่ยวกับโครงสร้างการก่อตัวและวิวัฒนาการ
ภารกิจของ Cheops คือการกำหนดอย่างแม่นยำลักษณะของดาวเคราะห์นอกระบบโดยการวัดขนาดอย่างแม่นยำ อย่างไรก็ตามก่อนที่จะประกาศความพร้อมสำหรับภารกิจนี้ดาวเทียมขนาดเล็ก 1.5 เมตรต้องผ่านการทดสอบจำนวนมาก
การทดสอบที่สำคัญ "Cheops"
ด้วยการทดสอบการบินชุดแรกที่ดำเนินการในตั้งแต่เดือนมกราคมถึงเดือนกุมภาพันธ์ผู้เชี่ยวชาญด้านภารกิจเริ่มวิเคราะห์การตอบสนองของดาวเทียมโดยเฉพาะกล้องโทรทรรศน์และเครื่องตรวจจับในสภาพพื้นที่จริง ตั้งแต่เดือนมีนาคม CHEOPS ได้มุ่งเน้นไปที่ดาวที่มีการศึกษาดี
เพื่อวัดว่า CHEOPS ทำงานได้ดีเพียงใดก่อนอื่นเราต้องสังเกตดาวที่มีคุณสมบัติที่รู้จักกันดี ดาวที่มี “พฤติกรรมดี” คัดเลือกด้วยมือ จะต้องมีความเสถียร และไม่มีสัญญาณของการเคลื่อนไหวใดๆ
Keith Isaac นักวิทยาศาสตร์โครงการ Cheops ที่ ESA
แนวทางนี้อนุญาตให้ทีมของ ESA ซึ่งเป็นสมาคมภารกิจและแอร์บัสสเปนซึ่งเป็นผู้รับเหมาทั่วไปเพื่อให้แน่ใจว่าดาวเทียมมีความแม่นยำและเสถียรเท่าที่จำเป็นเพื่อให้บรรลุเป้าหมายที่ทะเยอทะยาน
ภายในสองสัปดาห์หลังจากปล่อยสู่วงโคจรCHEOPS สังเกตเห็นดาวนอกระบบ 2 ดวงขณะที่พวกมัน "ผ่าน" ไปข้างหน้าดาวฤกษ์เจ้าบ้านและปิดกั้นแสงดาวบางดวง ภารกิจนี้ถูกสร้างขึ้นเพื่อสังเกตการเปลี่ยนผ่านของดาวเคราะห์นอกระบบที่เป็นที่รู้จัก - เพื่อวัดขนาดของดาวเคราะห์ด้วยความแม่นยำที่ไม่เคยมีมาก่อนรวมทั้งกำหนดความหนาแน่นโดยการรวมผลลัพธ์เหล่านี้กับการวัดมวลที่เป็นอิสระ
หนึ่งในเป้าหมายคือ HD 93396 ซึ่งเป็นยักษ์ใหญ่ดาวสีเหลืองซึ่งอยู่ห่างออกไป 320 ปีแสงมีอากาศเย็นกว่าเล็กน้อยและมีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์สามเท่า จุดสำคัญของการสังเกตการณ์คือ KELT-11b ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ก๊าซขนาดเล็กที่มีขนาดใหญ่กว่าดาวพฤหัสบดีประมาณ 30% ในวงโคจรใกล้ดาวฤกษ์มากกว่าดาวพุธที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์
© ESA
เส้นโค้งแสงของดาวดวงนี้แสดงให้เห็นชัดเจนการจุ่มที่เกิดจากทางเดินแปดชั่วโมงของ KELT-11b จากข้อมูลเหล่านี้นักวิทยาศาสตร์ระบุเส้นผ่านศูนย์กลางของดาวเคราะห์ได้อย่างแม่นยำมาก: 181,600 กม. - โดยมีข้อผิดพลาดน้อยกว่า 4300 กม. เล็กน้อย
Cheops จดจำเส้นโค้งแสงแรกของดาวเคราะห์นอกระบบได้ © ESA
การวัดโดย CHEOPS กลายเป็นห้าครั้งแม่นยำกว่าการวัดจากโลก วิลลีเบนซ์ผู้ตรวจสอบหลักของกลุ่มพันธกิจและศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยเบิร์นกล่าวว่า "สิ่งนี้ทำให้เราทราบถึงสิ่งที่เราสามารถบรรลุได้ด้วย CHEOPS ในอีกไม่กี่เดือนและหลายปีข้างหน้า"
การค้นพบ "Cheops" ครั้งแรก
CHEOPS ตอบสนองความคาดหวังของนักวิทยาศาสตร์หลังจากนั้นไม่กี่เดือน เมื่อเร็วๆ นี้ การสังเกตการณ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศนี้เผยให้เห็นรายละเอียดของดาวเคราะห์นอกระบบ WASP-189b ซึ่งเป็นหนึ่งในดาวเคราะห์ที่รุนแรงที่สุดที่เคยรู้จัก
แปดเดือนหลังจากเปิดพื้นที่กล้องโทรทรรศน์ CHEOPS ผลิตสิ่งพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์ชิ้นแรกโดยใช้ข้อมูลของ CHEOPS เมื่อเร็ว ๆ นี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการศึกษาโดยละเอียดเกี่ยวกับดาวเคราะห์นอกระบบ WASP-189b โดยใช้ข้อมูล CHEOPS ผลงานวิจัยได้รับการยอมรับให้ตีพิมพ์ในวารสารแล้วดาราศาสตร์ & ฟิสิกส์ดาราศาสตร์. “ข้อสังเกตเหล่านี้แสดงให้เห็นว่า CHEOPS ปฏิบัติตามความคาดหวังด้านประสิทธิภาพระดับสูงอย่างเต็มที่” Benz กล่าว
ดาวเคราะห์ที่รุนแรงที่สุดแห่งหนึ่งในจักรวาล
WASP-189b, CHEOPS Observation Target นำเสนอเป็นดาวเคราะห์นอกระบบที่โคจรรอบ HD 133112 ซึ่งเป็นหนึ่งในดาวที่ร้อนแรงที่สุดที่เคยมีระบบดาวเคราะห์ “ ระบบ WASP-189 อยู่ห่างออกไป 322 ปีแสงในกลุ่มดาวราศีตุลย์” Monica Lendl ผู้เขียนนำการศึกษาของมหาวิทยาลัยเจนีวาและสมาชิกของ PlanetS National Center of Competence อธิบาย
ทำไม WASP-189b ถึงน่าสนใจมาก?
Object WASP-189b นั้นน่าสนใจเป็นพิเศษเพราะก๊าซยักษ์ที่โคจรใกล้ดาวแม่มาก ใช้เวลาบินรอบดาวฤกษ์ไม่ถึงสามวันและอยู่ใกล้ดาวมากกว่าที่โลกจะถึงดวงอาทิตย์ถึง 20 เท่า ดาวเคราะห์มีขนาดมากกว่าดาวพฤหัสบดี 1.5 เท่าซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ
วัตถุดาวเคราะห์เช่น WASP-189b นั้นมีอยู่มากแปลกใหม่. พวกมันมีด้านกลางวันคงที่ซึ่งจะถูกส่องสว่างด้วยแสงดาวเสมอและด้วยเหตุนี้จึงมีด้านกลางคืนคงที่ ซึ่งหมายความว่าสภาพอากาศบนดาวเคราะห์ดวงนี้แตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากสภาพอากาศของดาวก๊าซยักษ์ - ดาวพฤหัสและดาวเสาร์ - ในระบบสุริยะของเรา นักวิทยาศาสตร์ยังได้ประมาณอุณหภูมิของ WASP-189b ไว้ที่ 3,200 องศาเซลเซียส ดาวเคราะห์ดังกล่าวเรียกว่า “ดาวพฤหัสร้อนจัด” ที่อุณหภูมิสูงเหล็กจะละลายและกลายเป็นก๊าซด้วยซ้ำ
“วัตถุนี้ — หนึ่งในดาวเคราะห์ที่รุนแรงที่สุดที่เรารู้จัก” Lendl เน้นย้ำ
กราฟิกข้อมูล WASP 189 © ESA
วัดอะไรที่ใช้ในการศึกษาดาวเคราะห์?
ปัญหาคือนักวิทยาศาสตร์มองไม่เห็นตัวเองดาวเคราะห์เนื่องจากอยู่ห่างจากโลกมากเกินไปและอยู่ใกล้กับดาวแม่มากเกินไป เป็นผลให้นักดาราศาสตร์ต้องพึ่งพาวิธีการทางอ้อม
ในการทำเช่นนี้ CHEOPS ใช้ความแม่นยำสูงการวัดความสว่าง: เมื่อดาวเคราะห์ผ่านหน้าดาวฤกษ์นั่นคือทำให้เกิดการเคลื่อนที่ดาวฤกษ์จะจางหายไปในช่วงเวลาสั้น ๆ แน่นอนเมื่อมองจากโลก
ความประทับใจของศิลปินต่อ WASP-189 © ESA
เนื่องจากดาวเคราะห์นอกระบบ WASP-189b อยู่ใกล้ไปยังดาวฤกษ์และด้านกลางวันของมันสว่างมากจนนักวิทยาศาสตร์สามารถวัดได้แม้กระทั่งแสงที่ "ไม่อยู่" เมื่อดาวเคราะห์ผ่านหลังดาวฤกษ์นั่นคือในช่วงคราส ทีมวิจัยได้สังเกตสุริยุปราคา WASP-189b หลายครั้งโดยใช้ CHEOPS ดาวเคราะห์ไม่ปรากฏสะท้อนแสงดาวมากนัก แต่แสงดาวส่วนใหญ่จะถูกดูดซับโดยดาวเคราะห์ทำให้ร้อนขึ้นและส่องแสง
อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าดาวเคราะห์ไม่ได้สะท้อนแสงได้ดีเนื่องจากไม่มีเมฆในตอนกลางวัน และไม่น่าแปลกใจ - แบบจำลองทางทฤษฎีระบุว่าเมฆไม่สามารถก่อตัวที่อุณหภูมิสูงเช่นนี้ได้
นอกจากนี้นักวิทยาศาสตร์ยังพบว่าทางก๊าซยักษ์ด้านหน้าดาวของมันอย่างไม่สมมาตร สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อดาวฤกษ์มีพื้นที่สว่างและมืดกว่าบนพื้นผิว ด้วยข้อมูลของ CHEOPS นักวิทยาศาสตร์สามารถสรุปได้ว่าดาวฤกษ์นั้นหมุนเร็วมากจนรูปร่างของมันค่อนข้างเป็นวงรีแทนที่จะเป็นทรงกลม ดาวฤกษ์ถูกยืดออกที่เส้นศูนย์สูตร
บรรทัดล่างคืออะไร?
ดาวที่ WASP-189b หมุนรอบตัวแตกต่างจากดวงอาทิตย์มาก มีขนาดใหญ่กว่ามากและร้อนกว่า 2,000 องศาเซลเซียส เนื่องจากมันร้อนมากดาวจึงปรากฏเป็นสีน้ำเงินแทนที่จะเป็นสีเหลือง - ขาวเหมือนดวงอาทิตย์
มีดาวเคราะห์เพียงไม่กี่ดวงเท่านั้นที่โคจรรอบรอบๆ ดาวฤกษ์ที่ร้อนขนาดนั้น และระบบนี้สว่างที่สุดมาก เพื่อเป็นแนวทางในการวิจัยต่อไปอีกด้วย “เราคาดหวังการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่น่าตื่นเต้นเพิ่มเติมจากการสำรวจของ CHEOPS บทความต่อไปนี้อยู่ในระหว่างการเตรียมการ” หัวหน้านักวิจัยของกลุ่มภารกิจกล่าวสรุป
อ่านยัง
ธารน้ำแข็ง Doomsday กลายเป็นอันตรายมากกว่าที่นักวิทยาศาสตร์คิด เราบอกสิ่งสำคัญ
การศึกษา: แมวสามารถเลียนแบบมนุษย์ได้
ในวันที่ 3 ของการเจ็บป่วยผู้ป่วย COVID-19 ส่วนใหญ่สูญเสียความรู้สึกในการดมและมักจะมีอาการน้ำมูกไหล