13.03.2018
0
500

Встречайте TESS — следующий шаг NASA по поиску экзопланет

Посреди чистой комнаты Космического центра им. Кеннеди (NASA) расположился маленький телескоп для окончательной серии проверок перед запуском. Чрезвычайная осторожность связана с тем, что 4 камеры обсерватории будут летать без защитных чехлов. Одна из нескольких создана с целью упрощения использования Транзитного спутника для съемки экзопланет (TESS — the Transiting Exoplanet Survey Satellite). Ее целью будет оценка массы, поверхности и потенциала таких планет как наша в рамках первой обсерватории, проводимой в открытом космосе.

Источник фото: NASA.

Идея воплощения TESS была задумана еще до того как спутник NASA — Кеплер, запущенный в 2009, продемонстрировал жизнеспособность космического обследования экзопланет. Оба телескопа используют “транзитный” метод для поиска планет, который заключается в нахождении силуэтов загадочных странников на фоне яркого света их родительских звезд относительно линий видимости телескопов. Кеплер использовал транзит не как основную технику поиска, также с его помощью мы увидели Галактики с планетами в 2-4 раза больше Земли.

Во время своей первоначальной миссии Кеплер разыскал звезды удаленностью более, чем 1000 световых лет от нас в созвездиях Лебедя, Лиры и Драко. До сих пор ученые обнаружили глазами Кеплера 2341 экзопланету из 170 000 объектов в “бассейне” находок спутника. Еще 4396 потенциальных планет находятся на рассмотрении, но многие из них никогда не будут подтверждены, потому что их звездные хозяева слишком тусклые, чтобы их можно было легко наблюдать наземными телескопами для необходимых последующих исследований.

Команда TESS придерживается противоположного подхода, начиная с наземных наблюдений и предварительных подтверждений кандидата с Земли, предоставляя уже конкретные цели для телескопа на орбите. Они выбрали около 200 000 звезд для изучения во время двухлетней основной миссии TESS. Каждая из этих звезд-мишеней уже была подробно изучена телескопом Европейского космического агентства “Гайя”, который создает каталог звездных позиций и расстояний.

Большинство целей TESS находятся в пределах 300 световых лет от Земли, значительно ближе и в сотни раз ярче, чем большинство звезд, изученных Кеплером. “С помощью TESS, мы сможем провести наземные наблюдения за всеми из них. Это будет только вопрос приоритетов, а не возможностей”, — говорит ученый-исследователь проекта Стивен Ринехарт (Stephen Rinehart), Центр космических полетов имени Годдарда, НАСА.

Транзитная техника, впервые предложенная Кеплером и запланированная для TESS, показывает размер планеты относительно ее родной звезды. Если ученые смогут наблюдать несколько проходящих объектов, они также смогут определить, как далеко от звезды орбиты планет — информация, которая затем может быть использована для оценки ее температуры и может ли потенциальная экзопланета поддерживать жидкую воду на ее поверхности, что является ключевым фактором для жизни.

Но для оценки массы планеты, которая необходима для определения того из чего состоит планета — из металла и камня, или льда и газа, необходимы наземные телескопы. Как выясняется, часто требуется лишь относительно скромная обсерватория, чтобы найти слабые колебания в обращении звезды, вызванные небольшой, но регулярной гравитацией своего орбитального планетарного выводка. Для работы над проектом TESS требуется десятки астрономов и бронь нескольких наземных телескопов.

ОХОТА НАЧАЛАСЬ

Охота на планеты сродни нашей, начинается примерно после запуска TESS, который намечен на середину апреля. В это время телескоп должен прибыть на необычную рабочую орбиту, которая петляет высоко вокруг Земли. Он пройдет около 67 300 миль (108 309 км), прежде чем приблизиться к орбите Луны почти на 234 000 мили (376 586,496 км). Когда TESS будет находится на самой высокой точке своей орбиты относительно Земли, Луна будет на 90 градусов влево или вправо, выступая в качестве орбитального балласта, который будет удерживать телескоп в течение десятилетий без использования рулевых двигателей.

Эта эксцентрическая орбита позволяет TESS проводить большую часть своего времени в глубоком, темном пространстве, с минимальными помехами от солнечного света и отражением света от Земли и Луны. Космический корабль будет путешествовать вокруг планеты каждые 13,7 дня, вращаясь ровно в 2 раза быстрее, чем Луна. Когда TESS максимально приблизиться к Земле, он приостановит наблюдение в течение 10 часов для передачи хранимых научных данных на одну из 3 наземных станций NASA. Эти передачи будут происходить на высокоскоростных частотах Ka-диапазона, которые впервые будут использоваться для сети, открывая путь для будущих космических миссий, включая Космический телескоп Джеймса Вебба.

Данные TESS будут не только включать измерения яркости целевой звезды каждые две минуты, но и изображение полного неба каждые полчаса, захватывающее более 20 миллионов звезд и 10 миллионов галактик. “Это сокровищница данных, которая будет добываться годами”, — говорит астронавт NASA Патриция Бойд, которая возглавляет исследовательскую программу Goddard’s TESS Guest Investigator Program.

Телескоп оснащен четырьмя камерами, расположенными для покрытия клина неба в 24 градуса поперек и 96 градусов в длину, что эквивалентно примерно 10 000 полных лун. Сдвигая свое поле обзора каждые две орбиты, TESS будет охватывать все южное полушарие неба в течение первого года работы, а затем перевернется для изучения северного полушария на последующий второй год. В целом, TESS охватит 90 процентов неба, площадью в 400 раз больше наблюдений Кеплера.

Ключевой интерес представляют звезды вокруг полюсов эклиптики, которые будут включены в каждый кусочек исследуемого TESS неба. Это звезды прямо над и под плоскостью эклиптики, в которой планеты движутся вокруг Солнца. Миры в этих регионах станут первоочередными задачами для последующих исследований Космического телескопа Джеймса Вебба, который, среди множества других задач, попытается выведать химический состав атмосферы некоторых экзопланет. Запуск Webb планируется на 2019 год. “В этой роли TESS служит поисковой системой для Webb. Мы в поисках особой звезды, на орбите которой находится потенциальная экзопланета”, — говорит ведущий проекта TESS Джордж Рикер (George Ricker), с Массачусетским технологическим институтом.

Рикер добавляет, что “не составит труда” достижения такой цели, как измерение масс 50 малых планет. Тем более, по прогнозам симуляции, к концу первоначальной трехлетней миссии ожидается подтверждение более 500-а малых планет, не то что 50-ти, говорит он. В конечном счете, TESS может внести до 20 000 новых планет в каталог экзопланет, большинство из которых будут вращаться вокруг Красного карлика, которые составляют от 1/4 до 1/2 диаметра Солнца и намного более темные и прохладные. Карлики класса М составляют около 70% звезд Млечного Пути и являются основными целями TESS.

“Для меня самая захватывающая вещь в любой новой миссии — это то, чего вы не ожидаете”, — говорит Ринехарт, ученый проекта. “Я очень надеюсь, что где-то вдали мы найдем что-то странное и невообразимое, то, что мы не сможем объяснить. Думаю, это нас ждет, но я понятия не имею, что это будет”.

Оригинал статьи: Scientific American

  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
500

Подписаться на рассылку


Подписаться на рассылку


Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: