Kepler
Organisation | NASA |
---|---|
Bygger | Ball Aerospace |
Program | Opdagelse |
Mark | Påvisning af exoplaneter ved fotometri |
Status | Mission fuldført |
Start | 7. marts 2009 |
Launcher | Delta II 7925-10L |
Afslutning af missionen | 30. oktober 2018 |
COSPAR-id | 2009-011A |
Websted | (da) " Kepler, en søgning efter beboelige planeter " |
Masse ved lanceringen | 1.039 kg |
---|---|
Masseinstrumenter | 478 kg |
Ergols | Hydrazin |
Drivmasse | 11,7 kg |
Holdningskontrol | 3-akset stabiliseret |
Energikilde | Solpaneler |
Elektrisk strøm | 1.100 watt |
Beliggenhed | På jordens bane bag det |
---|---|
Periode | 372,5 dage |
Type | Schmidt-teleskop |
---|---|
Diameter | 0,95 m |
Mark | 105 grader 2 |
Bølgelængde | 300-890 nm |
Kepler er et rumteleskop udviklet af rumagenturet US , NASA , til at opdage exoplaneter . Kepler blev lanceret i 2009 oghar til formål at udføre en folketælling af påviselige exoplaneter placeret i en region af Mælkevejen på 115 kvadratgrader ved at observere lysintensiteten på 145.000 forudvalgte stjernerover en periode på mere end 3 år. Kepler er designet således, at følsomheden af dens detektor gør det muligt at identificere jordbaserede planeter og dermed kan identificere planeter svarende til vores, der kredser om stjerner, der ligner solen. Den 3,5-årige primære mission blev forlænget af K2-missionen (Kepler 2) indtil 2019 med reviderede mål på grund af tabet af to af dens reaktionshjul. Missionen sluttede i oktober 2018 efter at have udtømt sine drivmidler.
Kepler bruger transitmetoden, som registrerer tilstedeværelsen af en planet ved at måle variationen i lysstyrken hos værtsstjernen, når planeten kommer mellem den og Jorden. For at opnå dette har rumfartøjet, der vejer lidt over et ton, et teleskop på 0,98 meter i diameter udstyret med en detektor på 95 millioner pixel , der gør det muligt at måle lysintensiteten. Af en stjerne med en effektiv fotometrisk præcision på ca. 40 ppm i en stjerne af tilsyneladende styrke 12. Kepler er den tiende mission i NASAs Discovery- program, der er afsat til billige videnskabelige missioner.
Efter afslutningen af sin mission i oktober 2018Kepler havde opdaget 2.662 planeter (bekræftet af andre observationer) eller mere end halvdelen af de exoplaneter, der hidtil blev opdaget. Hans observationer revolutionerede feltet. Missionen demonstrerede især det store udvalg af solsystemer, opdagede mange multi-planetariske systemer. Det gjorde det muligt at skitsere en statistik over fordelingen af planeter efter størrelse og bane, dog lider af en observationsforstyrrelse, der påvirker både meget små planeter og planeter med lange orbitale perioder. Kepler bekræftede, at størstedelen af stjernerne sandsynligvis havde mindst en planet, fremhævede planets overvægt mellem jordens størrelse og Neptuns ( superjord ) og opdagede jordbaserede planeter i dimensioner tæt på dem på jorden.
Oprindelsen af Kepler-missionen stammer fra flere årtier. I anden halvdel af det 20. th århundrede de astronomer , der søger at besvare spørgsmålet om eksistensen af planeter i andre solsystemer i særdeleshed af typen planeter Jorden (størrelse, placering i den beboelige zone af stjernen), udfører de første forsøg at opdage ekstra solplaneter (eller exoplaneter) med deres instrumenter. Da direkte billeder ikke giver nogen resultater (bortset fra problemet med planetens reducerede størrelse i så store afstande, er dens lysstyrke for lav sammenlignet med stjernens), de falder tilbage på indirekte detektionsmetoder, der identificerer en planet gennem dens indflydelse på sit miljø. De foretrækker oprindeligt teknikken til astrometri . Denne metode består i at måle forskydningen af stjernen under indflydelse af dens planeter: hvis disse er tilstrækkelig massive, har stjernen set af observatøren en tilsyneladende bevægelse på grund af dens forskydning omkring tyngdepunktet. ensemble. Men den tilsyneladende bevægelse er for svag til de instrumenter, der var tilgængelige på det tidspunkt, og ingen exoplaneter opdages.
I 1994, mens Wolszczan ved måling af periodiciteten af pulsarradioemissioner ved et uheld opdagede tilstedeværelsen af to jordstørrelsesplaneter. Denne uventede opdagelse stimulerer søgningen efter alternative detektionsmetoder. I en artikel fra 1971 vurderede Frank Rosenblatt sandsynligheden for at detektere en exoplanet ved hjælp af den planetariske transitmetode . Denne metode består i at identificere og måle svækkelsen af en stjernes lysstyrke, når planeten kommer mellem observatøren og stjernen. Han understreger, at implementeringen af denne metode, der gør det muligt at bestemme planetens radius og omløbstid, er levedygtig, men det kræver, at detektorer måler små variationer i lysintensitet, hvilket kræver teknologiske gennembrud inden for præcisionsfotometri. (som illustration er dæmpningen af lysintensiteten 0,01% for en planet på størrelse med jorden, der drejer sig om en stjerne på størrelse med solen med størrelsesorden 11). J. Borucki og Audrey L. Summers i en artikel fra 1984 indikerer, at samtidig observation af 13.000 stjerner ved hjælp af denne metode fra et jordbaseret observatorium skulle gøre det muligt at detektere mindst en planet på størrelse med Jupiter, men at identifikation af jordbaserede planeter er mulig kun fra rummet, fordi atmosfærens turbulens ville forringe detektorernes ydeevne for at opnå den tilhørende præcision. Virkningen af naturlige variationer i stjernernes lysstyrke på udførelsen af transitmetoden blev også evalueret på dette tidspunkt.
Den Ames Research Center , en etablering af NASA, afholdt en workshop i 1984 på høj præcision fotometri, som blev efterfulgt af en anden workshop i 1988. Emnerne for diskussionerne vedrører filtre, analog / digital konvertering systemer, detektorer mv For at validere de teknikker, der anbefales inden for rammerne af disse workshops, beslutter NASA at udvikle og teste fotometre baseret på fotodioder på en siliciumunderstøtning. De udførte tests validerer effektiviteten af disse detektorer, men viser, at det er nødvendigt for at reducere den termiske støj til et acceptabelt niveau at afkøle dem i flydende nitrogen .
Billedsprog | Astrometri | Radial hastighed | Transit | Gravitationslinse | |
---|---|---|---|---|---|
Begivenhed registreret | Direkte detektion (billede) | Planeten får stjernen til at svinge omkring en central position | Stjernen ændrer hastighed under påvirkning af planeten | Stjernen er delvis skjult af planeten, når den passerer foran | Lyset fra en stjerne, der passerer i baggrunden, er fokuseret af planetens tilstedeværelse |
Måling udført | Foto (teleskop med koronograf) | Stjerneforskydning | Dopplereffekt på stjernens spektrum | Fald i værtsstjernens lysintensitet | Forøgelse af lysintensiteten for stjernen, der passerer i baggrunden |
Observationstid | Øjeblikkelig | Mindst 1 bane | Mindst 1 bane | 3 gange omløbsperioden | Transittid for stjernen i baggrunden |
Observerbare exoplaneter | Planeter langt fra deres stjerne | Massive planeter langt fra deres stjerner | Planeter tæt på stjernen, telluriske planeter | Planeter tæt på stjernen | |
Målte data | Anslåede værdier for kredsløb og masse | Omløbstid, maksimal masse | Planetens diameter Orbit og kredshældning |
Masse af planeten, indekser om kredsløbstiden | |
Fordele | Samtidig observation af flere planeter | Samtidig observation af flere planeter Lang omløbsperiode Påvisning af små planeter |
|||
Ulemper | Teknisk meget vanskeligt | Planeter langt fra deres stjerne, der ikke kan detekteres | Falske positive, bekræftelse ved en anden metode | Enkelt begivenhed, lidt information | |
Observatorier / instrumenter | KUL | Gaia | HARPS , ELODY | CoRoT , Kepler, TESS , PLATO | WFIRST |
Første detektion | 2004 | 2013 | 1989 | 2002 | 2004 |
Antal påvisninger (marts 2018) |
44 | 1 | 669 | 2 915 | 71 |
Den første detektion af en exoplanet blev opnået i 1995 af astronomerne Michel Mayor og Didier Queloz fra Observatoriet i Genève ved hjælp af metoden til radial hastighed, som består i at måle hastighederne for værtsstjernen. Denne måling udføres ved hjælp af ELODIE-spektrometeret, der er installeret på teleskopet med en diameter på 2 meter fra Haute-Provence Observatory . Denne metode er baseret på det faktum, at hvis den relative størrelse (i forhold til stjernen) er stor nok, resulterer tilstedeværelsen af planeten i en signifikant forskydning af stjernen omkring stjernesamlingens tyngdepunkt. en målbar variation af dens hastighed i retning af jordstjernens synslinje. Denne variation genererer en dopplereffekt, som kan detekteres ved at analysere stjernens lysspektrum, der udviser et skift i spektrallinjerne (spektroskopi). Værdien af variationen kan nå ti meter i sekundet for det sæt, der dannes af en stjerne som vores sol og en planet på størrelse med Jupiter . Borgmester og Queloz opdager flere planeter på størrelse med Jupiter, der kredser meget tæt på dværgstjerner. Disse opdagelser sætter spørgsmålstegn ved modellen for dannelsen af planeterne udledt af vores solsystems egenskaber og kan også være den jordiske planets universelle karakter. De øger interessen for exoplanetdetekteringsprojekter.
I 1992 besluttede NASA-administratoren , Daniel S Goldin , at muliggøre realisering af hyppigere, billigere og mere effektive videnskabelige missioner "at oprette Discovery-programmet, der samler en ny klasse af rummissioner til lave omkostninger (450 millioner euro dollars. i 2015) fokuseret på et snævert videnskabeligt mål og præget af en kort udviklingscyklus. I denne nye kontekst udvikles en exoplanetdetektionsmission kaldet FRESIP ( FRequency of Earth-Size Inner Planets ). Det modtager en positiv evaluering forudsat at de fotometriske følsomhed af de indbyggede detektorer effektivt kan identificere planeter på størrelse med jorden. FRESIP blev foreslået i 1994 med et teleskop med en diameter på 95 centimeter og CCD'er i stedet for de fotodioder, der var planlagt i den første undersøgelse. CCD'er har den fordel på grund af deres egenskaber, at de sporer mange stjerner på samme tid. Rumteleskopet skal placeres i en bane omkring Lagrange-punktet L2 i Earth-Sun-systemet. Projektet blev ikke valgt, fordi udvælgelseskomitéen mente, at omkostningerne var for høje til at passe inden for rammen af Discovery-programmet. Test, der efterfølgende er udført i laboratoriet af NASA, viser, at CCD'er tillader, at den ønskede fotometriske følsomhed opnås.
Et revideret projekt forelægges 1996-indkaldelsen af forslag til Discovery-programmet . Rumteleskopet må ikke længere placeres i kredsløb omkring Lagrange-punktet, men cirkulerer i en heliocentrisk bane, der gør det muligt at forenkle og lette fremdrivningssystemet, fordi den nye bane ikke er ustabil. Efter pres fra nogle medlemmer af den forslagsstillende hold blev projektet omdøbt Kepler til ære for den tyske astronom af 17 th århundrede opdageren af Keplers love , der styrer bevægelser af planeter omkring solen. Men forslaget mislykkes igen: Udvælgelseskomitéen anbefaler, at der bygges en prototype, der er i stand til samtidig at måle lyset produceret af flere tusinde stjerner for at demonstrere gennemførligheden af projektet. NASA finansierer udviklingen af denne prototype, og projektet sendes igen som reaktion på indkaldelsen af forslag i 2000. Konteksten er nu gunstig for denne type mission, fordi jordbaserede observatoriers opdagelser af exoplaneter er blevet mangedoblet. Kepler er en af finalisterne og idecember 2001, Kepler er valgt til at blive den tiende mission i Discovery-programmet. Opførelsen og idriftsættelsen af teleskopet overdrages til NASAs Jet Propulsion Laboratory . Virksomheden Ball Aerospace , der er baseret i Boulder (Colorado), er ansvarlig for opførelsen af rumteleskopet. Den Ames Research Center er at udvikle jorden segmentet og styring af missionen fradecember 2009. Dette center er også ansvarlig for analysen af videnskabelige data. Budgettet, der er afsat til missionen, indrammet af specifikationerne i Discovery-programmet, er US $ 600 millioner inklusive finansiering af operationer under den primære mission (3,5 år).
Sammenfattende er Kepler et rumteleskop, hvis mål er at opdage telluriske planeter og andre små kroppe, der kredser omkring andre stjerner i vores galakse , Mælkevejen . Kepler- observatoriet er specielt designet til at observere et rumområde i Mælkevejen for at opdage snesevis af jordstørrelsesplaneter i eller i nærheden af den beboelige zone og bestemme, hvor mange af de milliarder stjerner i vores galakse, der har sådanne planeter.
Keplers detaljerede mål er som følger. Dette rumfartøj observerer en stor prøve af stjerner for at nå flere nøglemål:
De data, der er indsamlet af Kepler, bruges også til at studere variable stjerner af forskellige typer og til at foretage asteroseismologi , især på stjerner, der udviser svingninger af soltype .
De fleste af de exoplaneter, der tidligere blev opdaget af andre projekter, var gaskæmper , hovedsagelig størrelsen på Jupiter eller større. For at opfylde målene med at detektere planeter på størrelse med jorden må Kepler være i stand til at opdage planeter 30 til 600 gange mindre massive (Jupiter er 318 gange mere massiv end Jorden). Den anvendte metode, kaldet transitmetoden , er baseret på observation af rumteleskopet af flere astronomiske gennemgange , det vil sige om passager på planeten foran dens stjerne. Denne begivenhed genererer en lille reduktion i stjernens tilsyneladende størrelse (lysstyrke), som er proportional med forholdet mellem de respektive overflader på planeten og dens stjerne. Stjernens fald i lysstyrke er i størrelsesordenen 0,01% for en planet på størrelse med jorden foran en stjerne som solen og 1% for en planet på størrelse med Jupiter foran den samme stjerne. Variationen, der er bragt tilbage til lysstyrken, bruges til at udlede planetens diameter, og tidsintervallet mellem gennemgange gør det muligt at udlede planetens omløbstid, hvorfra data kan beregnes dens orbitale halv-store akse (ved ved hjælp af Keplers love ) og dens temperatur (ved hjælp af stjernestrålingsmodeller).
Sandsynligheden for, at en planets bane tilfældigt placeres langs synslinjen til stjernen, er stjernens diameter divideret med kredsløbets diameter. For en jord-type planet, der transiterer 1 AU fra en sol-type stjerne, er sandsynligheden 0,465% eller ca. 1 i 215. Ved 0,72 AU (hvilket er Venus ' kredsløbsafstand fra solen) er sandsynligheden lidt højere; sådanne planeter kan svare til Jorden, hvis deres stjerne er af type G , tilstrækkelig gammel, lidt mindre massiv og lysende end Solen, såsom Tau Ceti . Da planeterne i et givet system har en tendens til at kredser om lignende planer, er muligheden for flere detektioner omkring en enkelt stjerne faktisk ret høj. For eksempel, hvis en mission af samme type som Kepler blev udført af udlændinge og observerede Jorden passere foran Solen, er der en 12% chance for, at den også vil se en transit af Venus.
Keplers 115-grader 2 felt set giver det en meget højere sandsynlighed for at påvise jordlignende planeter end Hubble Space Telescope , som har et synsfelt på kun 10 bueminutter 2 . Derudover er Kepler beregnet til påvisning af planetariske gennemgange, mens Hubble-rumteleskopet bruges til at adressere en lang række videnskabelige spørgsmål og observerer sjældent et enkelt kontinuerligt stjernefelt. Af omkring en halv million stjerner i Keplers synsfelt er der valgt omkring 150.000 stjerner til observation, og de observeres samtidigt, hvor skibet måler ændringer i deres lysstyrke hvert 30. minut. Dette giver en bedre chance for at se en transit. Derudover betyder sandsynligheden for 1 i 215, at hvis 100% af de observerede stjerner havde den samme diameter som Solen, og hver havde en jordbaseret jordbaseret planet i en bane, der var identisk med Jordens, ville Kepler finde ca. 465 af dem. men hvis kun 10% af de observerede stjerner er sådan, ville det opdage 46. Missionen er velegnet til at bestemme frekvensen af jordlignende planeter, der kredser om andre stjerner.
Da Kepler skal observere mindst tre gennemgange for at bekræfte, at en stjernes lysstyrke faktisk stammer fra en planet i transit, og da større planeter giver det nemmeste signal at verificere, forventede forskere, at de første detektioner ville være på Jupiter-store planeter, der cirkulerer i kredsløb tæt på deres stjerne. den første af disse blev rapporteret efter kun få måneders aktivitet. Mindre planeter længere væk fra deres stjerne vil tage længere tid at observere, og det anslås, at opdagelsen af jordlignende planeter vil tage tre år eller mere.
Venstre diagram : Metoden med planetgennemgang er baseret på måling af faldet i en stjernes lysstyrke, når en planet kommer mellem den og observatøren. Denne delvise formørkelse varer normalt flere timer. Diagram til højre : Eksempel på implementering under K2-missionen (Kepler) for en stjerne svarende til solen med tilsyneladende størrelse 11: punkterne svarer til de foretagne målinger, den røde linje til kurven for lysintensiteten udledt. Faldet er meget markeret for en planet på størrelse med Jupiter (1%), men vanskelig at skelne fra støj fra en planet på størrelse med jorden (0,01%). Uregelmæssigheden af de værdier, der returneres af instrumentet, skyldes de forskellige støjkilder, der påvirker målingen: vibrationer, små ændringer i pegning, instrumentfejl, omstrejfende lys osv. |
Når Kepler har registreret en transitlignende signatur, er det nødvendigt at udelukke falske positive med yderligere tests såsom Doppler-spektroskopi . Selvom Kepler blev designet til fotometri , viser det sig, at han er i stand til astrometri, og sådanne målinger kan hjælpe med at bekræfte eller udelukke kandidatplaneter.
Ud over gennemgange gennemgår planeter, der kredser om deres stjerner, ændringer i variation af reflekteret lys (som månen går de gennem faser fra fuld til ny osv. Deres bane er heller ikke perfekt cirkulær, og den kan vippes i forhold til linjen for syn). Da Kepler ikke kan løse sin stjernes planet, ser han kun det kombinerede lys, og lyset fra værtsstjernen ser ud til at ændre sig med hver bane med jævne mellemrum. Selvom effekten er minimal (den fotometriske nøjagtighed, der kræves for at observere en gigantisk planets tilnærmelse, er omtrent den samme som at detektere en jordbaseret planet i transit foran en solstjerne), er planeterne af Jupiters størrelse detekterbare af følsomme rumteleskoper som Kepler . I det lange løb kan denne metode hjælpe med at finde flere planeter end transitmetoden, fordi variationen af reflekteret lys i henhold til orbitalfasen stort set er uafhængig af planetens banevinkel, og det kræver ikke, at planeten passerer foran stjernens disk. Derudover er fasefunktionen på en kæmpe planet også en funktion af dens termiske egenskaber, hvis der er en. Så fasekurven kunne begrænse andre planetariske egenskaber, såsom størrelsen og fordelingen af atmosfæriske partikler.
For at nå målene må det område, som Kepler observerer, ikke blokeres med jævne mellemrum, som det ville være, hvis rumteleskopet cirkulerede i en jordbane (okkultationer af jorden, lysforurening). I betragtning af denne begrænsning er den letteste bane at nå (kræver den mindst kraftfulde løfteraketter) en heliocentrisk bane (omkring Solen) i samme afstand fra stjernen som Jorden. Omløbstiden for den valgte bane er 372,5 dage. Satellitten cirkulerer bag jorden og bevæger sig gradvist væk fra den. Den stigende afstand er imidlertid kompatibel i slutningen af den primære mission med den hastighed, der kræves til dataoverførslen. Denne bane undgår jordens strålingsbælter og gravitations- og kinetiske forstyrrelser, der er forbundet med jordens bane . De eneste kræfter, der virker på satellitten, er de, der frembringes af fotonen fra solen på satellitens krop. I denne bane har Kepler brug for meget lidt drivmiddel for at opretholde en orientering, der er kompatibel med målene.
Under den primære mission Kepler løbende overholder stjerner i samme område af rummet ligger på den nordlige halvkugle, ikke langt fra de konstellationer af Cygnus , Lyra og Drage i spiral arm af Orion i Mælkevejen (se diagram og foto modsatte). Dette område af rummet blev valgt, fordi det i betragtning af dets højde over formørkelsesplanet kan ses hele året uden, at sollys kommer ind i teleskopet. Derudover har den et tilstrækkeligt stort antal stjerner svarende til vores sol til at gøre det muligt at opfylde de mål, der er tildelt missionen. Dens placering på himlen gør det muligt at begrænse størrelsen på solskærmen, så det er kompatibelt med den tilgængelige lydstyrke under kappen til løfteraket, der bruges til at placere Kepler i kredsløb. I betragtning af disse kriterier forblev to rumregioner støtteberettigede, den ene på den nordlige halvkugle og den anden på den sydlige halvkugle. Den nordlige halvkugle blev begunstiget for at lette observationer foretaget fra jordobservatorier (mere talrige på denne halvkugle) beregnet til at bekræfte eksistensen af exoplaneter. Synsfeltet på Keplers teleskop dækker 115 kvadratgrader eller ca. 0,28% af himlen. De fleste af stjernerne i det observerede rumområde ligger i en afstand mellem 600 og 3000 lysår (ud over denne afstand er det ikke muligt at opdage en planet på størrelse med jorden). Mindre end 1% af dem er inden for 600 lysår.
Den observerede region ligger i den retning, solsystemet bevæger sig i, det vil sige i udkanten af Mælkevejen. De stjerner, der observeres af Kepler, er omtrent den samme afstand til det galaktiske centrum som solsystemet og er også tæt på det galaktiske plan . De stjerner, der observeres, hvis vi henviser til hypotesen om sjælden jord, er dem, hvor livet har været i stand til at udvikle sig.
Kepler er et rumfartøj med en affyringsmasse på 1.052 kg med en diameter på 2,7 meter og en højde på 4,7 meter. Den nyttelast (teleskopet og dets detektorer) alene repræsenterer 478 kg. Kepler bærer også 11,7 kg hydrazin til holdningskontrol . Dens energi leveres af et fast solpanel bestående af 2860 solceller , med et areal på 10,2 m² og leverer en effekt på 1.100 watt . Energien lagres i et genopladeligt lithium-ion-batteri med en kapacitet på 20 ampere-timer, som skal tillade rumfartøjet at overleve, hvis solpanelerne ikke længere peger mod solen. Kepler er stabiliseret 3 akser (dens retning er fast i rummet). Sigtningsnøjagtigheden på 9 milli buesekunder over en periode på 15 minutter er baseret på et styresystem, der bruger styrestjerner og er placeret i fokusplanet . Kommandoer modtages i X-band og videnskabelige data overføres til Jorden i Ka-båndet via en stor gevinst parabolantenne .
Generelt diagram : A - Teleskop; B - Platform; 1 - Solskærm; 2 - Varmeskærm; 3 - Solpanel; 4 - Antenne med lav forstærkning; 5 - Stor gevinst parabolantenne ; 6 - Thrustere; 7 - Elektroniske kasser; 8 - Star seværdigheder .
Diagram over den optiske del : 1 - Solskærm ; 2 - CCD elektronik; 3 - CCD ved fokalplanet ; 4 - Fortøjningskrave til løfteraket ; 5 - Primært spejl; 6 - Varmeskærm ; 7 - Schmidt-klinge .
Den nyttelast består af et teleskop med en åbning på 0,95 meter og en primær spejl på 1,4 meter. På tidspunktet for lanceringen havde Kepler det største spejl af ethvert teleskop ud over Jordens bane. Kepler har et synsfelt på 105 grader 2 (ca. 12 grader i diameter), hvilket omtrent svarer til størrelsen af den observerede knytnæve med udstrakt arm. I løbet af hele dette felt er 105 grader af videnskabelig kvalitet med en vignettering på mindre end 11%. For at give fremragende fotometri er billederne ikke helt skarpe, men let defokuserede. Målet med missionen er en kombineret differentiel fotometrisk præcision (CDPP for Combined Differential Photometric Precision ) på 20 ppm (dele pr. Million) til en sol-type stjerne m (V) = 12 og en integrationstid på 6, 5 timer, selvom til dato er observationer langt fra dette mål (se Missionens status ). En jordbaseret transit producerer en 84 ppm ændring i lysstyrke og varer 13 timer, når den passerer gennem stjernens centrum.
Den Kameraets brændplan består af 42 CCD'er hver med 2200 × 1024 pixels , som på det tidspunkt gjort det til det største kamera nogensinde sendt ud i rummet, med i alt 95 megapixel . Denne matrixdetektor afkøles af varmeledninger forbundet til en ekstern radiator. CCD'er læses hvert sjette sekund (for at begrænse mætning) og tilføjes om bord i 30 minutter. Selvom Kepler på tidspunktet for lanceringen havde den højeste datatransmissionshastighed for enhver NASA-mission, er summen af 95 millioner pixels taget på 30 minutter flere data, end man kan forvente. Lagret og returneret til Jorden. Det videnskabelige team valgte derfor på forhånd de passende pixels, der er knyttet til hver stjerne af interesse, hvilket repræsenterer ca. 5% af pixels. Dataene fra disse pixels rekantificeres derefter, komprimeres og lagres sammen med andre hjælpedata i den 16 gigabyte statiske hukommelsesoptager . De data, der lagres og transmitteres tilbage til jorden, inkluderer videnskabeligt undersøgte stjerner , p-mode stjerner , sortniveau, baggrunds- og fuldfeltbilleder.
Med hensyn til fotometriske præstationer , Kepler udfører godt, meget bedre end nogen jordbaserede teleskop, men stadig langt fra målene, da det blev designet. Målet var en kombineret differentiel fotometrisk præcision (CDPP ) på 20 dele pr. Million (ppm) for en stjerne af størrelse 12 efter 6,5 timers integration. Dette skøn blev udviklet under hensyntagen til 10 ppm for stjernernes variation, hvilket omtrent er den værdi, der svarer til solen. Præcisionen opnået til denne observation har en bred amplitude afhængigt af stjernen og positionen på brændplanet med en median på 29 ppm . Det meste af den ekstra støj opstår på grund af en variation i stjernerne selv, som viser sig at være større end antaget (19,5 ppm i stedet for de forventede 10 ppm ), resten skyldes støjkilder relateret til instrumentet, og som er vigtigere end forudsigelserne. Et arbejde er i gang for bedre at forstå og måske eliminere støj fra instrumentet ved omkalibrering.
Da signalet fra en jordstørrelse er så tæt på støjniveauet (kun 80 ppm ), indebærer større støj, at hver enkelt transit kun er en begivenhed ved 2,7 σ i stedet for den forventede 4 σ . Som et resultat skal der overføres flere transitter for at en detektion kan bekræftes. Videnskabelige skøn antydede, at en 7-8-årig mission i stedet for de oprindeligt planlagte 3,5 år ville være påkrævet for at finde alle planeter på jorden i transit. Det4. april 2012, forlængelsen af Kepler-missionen indtil regnskabsåret 2016 er blevet godkendt
Den kontrolcenter af Kepler er LASP beliggende i byen Boulder ( Colorado ). Skibets solpaneler roteres for at vende mod solen under solstilbåde og jævndøgn for at optimere mængden af sollys, de modtager, samt for at holde radiatoren vendt mod dybt rum. Sammen har LASP og skibsbyggeren, Ball Aerospace & Technologies Corp. , styre rumfartøjet fra et missionsoperationscenter, der ligger på University of Colorado campus . LASP udfører den væsentlige organisering af missionen såvel som den indledende indsamling og distribution af videnskabelige data. De oprindelige omkostninger til missionens livscyklus er blevet anslået til US $ 600 millioner , inklusive fundraising i de 3,5 års drift. I 2012 meddelte NASA, at Kepler- missionen ville blive finansieret indtil 2016.
TelekommunikationNASA kontakter rumfartøjet via X-band kommunikationslink to gange om ugen for at lede det og opdatere dets status. De videnskabelige data uploades en gang om måneden ved hjælp af forbindelsestapen K har en maksimal overførselshastighed på ca. 550 kbit / s . Kepler- rumfartøjet udfører sine egne delanalyser om bord og transmitterer kun de videnskabelige data, der anses for nødvendige for missionen for at bevare båndbredde .
Databehandling og formidlingForskere telemeterdata indsamlet under missionsoperationerne ved LASP sendes til behandling Data Management Center (datastyringscenter) i Kepler , der ligger ved Space Telescope Science Institute (STScI) ved Johns Hopkins University i Baltimore . Disse data afkodes og konverteres af DMC til videnskabelige datasæt i ukalibreret FITS- format , som derefter transmitteres til Science Operations Center (SOC) fra NASAs Ames Research Center (ARC) til kalibrering og endelig behandling. SOC udvikler og bruger værktøjerne til at håndtere videnskabelig dataanvendelse vil gøre Science Office (SO til videnskabelig undersøgelse på engelsk) af Kepler . Som et resultat udvikler SOC datakædebehandlingssoftwaren baseret på de videnskabelige algoritmer, der er udviklet af SO. Under operationer SOC:
SOC vurderer også regelmæssigt fotometrisk præstation og leverer præstationsmålinger til SO og Mission Management Office . Endelig udvikler og vedligeholder SOC de videnskabelige databaser i projektet, som inkluderer kataloger og behandlede data. Det returnerer de kalibrerede datasæt og videnskabelige resultater til DMC for langsigtet arkivering og distribution til astronomer over hele verden via Multimission Archive of STScI .
I januar 2006, udsættes lanceringen af Kepler i otte måneder for at klare nedskæringer i NASA's almindelige budget. Det blev igen udsat i fire måneder iMarts 2006på grund af nye budgetproblemer. I løbet af denne periode erstattes den høje forstærkningsantenne designet til at være styrbar ( kardanmonteret ) med en fast model for at reducere omkostninger og kompleksitet. Denne forenkling kræver omlægning af rumteleskopet for at tillade overførsel af data indsamlet til stationer på Jorden, der finder sted en gang om måneden, hvilket resulterer i tab af en dags observation. Kepler -rumteleskopet starter endelig7. marts 2009kl. 03.50 UTC (6. marts, 10:49:57 lokal tid ) fra Cape Canaveral ( Florida ) lanceringsbase ombord på en Delta II 7925-10L løfteraketter (tung version af denne løfteraket med 9 boostere , en tredje etape drivmiddel solid Star 48B- type og en lang hætte ). Lanceringen var en fuldstændig succes, og alle tre etaper blev afsluttet omkring 04:55 UTC. Operculumet, der beskytter teleskopets åbning, frigives den7. april 2009og Kepler tager sine første billeder af himlen den næste dag. Som en del af kalibreringsoperationer beslutter Keplers videnskabelige team om20. apriljuster positionen af det primære spejl ved hjælp af de tre aktuatorer, der understøtter det for at optimere fokusering. Dette er for at gøre det muligt at minimere antallet af pixels, der bruges til hver stjerne, og derfor overvåge flere stjerner. Det23. aprildet primære spejl bevæges således 40 mikrometer mod brændplanet, og dets hældning ændres med 0,0072 grader.
To måneder efter lanceringen blev 12. maj 2009Kepler , der med succes har gennemført test og kalibrering af sine instrumenter, går ind i den operationelle fase af missionen. Rumteleskopet transmitterer sine første data til stationer på jorden den19. juni 2009. Billederne, der blev indsamlet i kalibreringsfasen, har allerede gjort det muligt at opdage en første kæmpe planet, der kredser meget tæt på sin stjerne, hvis meddelelse offentliggøres i begyndelsen af august. Jorden besætningen opdagede, at Kepler gik ind overlevelse mode på15. juni(en hændelse afbrød operationer). En anden begivenhed af samme type finder sted den2. juli. I begge tilfælde udløste hændelsen en genstart af den indbyggede computer . Skibet genoptager normal drift den3. juli og de videnskabelige data, der var blevet indsamlet siden 19. junitransmitteres til Jorden samme dag. Efter de undersøgelser, der blev foretaget, kom ingeniørerne til den konklusion i oktober, at oprindelsen til disse hændelser var en fejl i lavspændingsforsyningen til RAD750- processoren . Iseptember 2009rumteleskopet afbryder sine observationer for at udføre den kvartalsvise rotation på 90 ° beregnet til at omlægge solpanelerne foran solen. Som ved hver af disse operationer peger rumteleskopet sin paraboliske antenne midlertidigt mod Jorden for at transmittere data akkumuleret over en måned, dvs. 93 gigabyte. Rumteleskopets driftsparametre kontrolleres, og derefter genoptages videnskabelige observationer. Afbrydelsen af operationerne varede 41 timer. Det12. januar 2010, transmitterer et af de 21 moduler (MOD-3), der udgør detektoren placeret i fokalplanet, unormale data. Anomalien resulterer i et tab på 5% af den observerede region. I august blev alt håb om at genstarte modulet opgivet.
Det 14. juli 2012, mislykkes et af de fire reaktionshjul, der bruges til at rette teleskopet. Kepler har kun brug for tre reaktionshjul for at fungere, men han bliver sårbar, fordi en anden fiasko ville forhindre missionen i at fortsætte. I 2012 meddelte NASA, at missionen, hvis oprindelige varighed var tre og et halvt år, forlænges indtil 2016. Missionen var at nå sine mål om tre og et halvt år, men to faktorer bremser afsløringshastigheden exoplaneter. På den ene side er støj genereret af elektronikken større end forventet og gør det vanskeligere at fortolke de data, der indsamles af teleskopet ved at reducere signal / støjforholdet. På den anden side er lysintensiteten for næsten alle stjernerne meget mere variabel end forventet, hvilket også gør fortolkningen af lyskurver vanskeligere. For den person, der har ansvaret for missionen, vil det tage 8 års observationer at bekræfte ved krydstjek af de undersøgelser, der er udført i denne periode, at variationerne observeret i de sværeste tilfælde (planeter på størrelse med jorden eller derunder) skyldes ikke andre årsager. Det14. november 2012, slutter den primære mission, og en første forlængelse på fire år begynder.
Det 17. januar 2013, viser et af de tre tilbageværende reaktionshjul tegn på øget friktion, og Kepler sætter sine observationer på pause i 10 dage for at forsøge at rette op på anomalien ved at stille mekanismen i ro. Hvis dette andet hjul også mislykkedes, ville Kepler- missionen slutte. Det29. januar 2013Kepler genoptog med succes sine observationer ved igen at bruge reaktionshjulene. Det13. majingeniørerne er klar over, at Kepler igen har sat sig i overlevelsestilstand . De opdager hurtigt, at et af reaktionshjulene ikke længere fungerer, sandsynligvis på grund af en strukturel fejl i lejerne. Dette er en endelig fiasko. Satellitten opretholder nu sin orientering med sine thrustere, men denne metode gør det ikke længere muligt at opnå den målpræcision, der kræves til missionen.
Mellem maj og august blev der udført flere undersøgelser af NASA-ingeniører for at teste driften af de to defekte reaktionshjul og for at forsøge at bringe mindst en tilbage i funktionsdygtig stand. Endelig15. august 2013, NASA annoncerer, at dets hold opgiver at reparere de beskadigede to hjul, hvilket gør det umuligt at finpudse og stabil pege, der er nødvendig for at fortsætte observationer. En undersøgelse vil blive udført for at bestemme, hvordan Kepler kunne bruges ved kun at have to reaktionshjul og dens thrustere. Uanset resultatet skal analysen af de indsamlede data, som ikke er komplette, fortsætte over flere år.
I November 2013, NASA-holdene og bygherren af rumteleskopet, Ball Aerospace , præsenterer det forestillede scenario for at fortsætte brugen af rumteleskopet på trods af tabet af to af dets reaktionshjul. Den nye mission kaldes K2 (Kepler 2) "Second Light". I sin heliocentriske bane udsættes rumteleskopet hovedsageligt for strålingstryk, det vil sige det tryk, der udøves af fotonerne. Kepler kunne ikke længere opretholde sin orientering i kun to dimensioner, ingeniørerne forestillede sig at bruge denne bølge af fotoner til at opretholde pegningen af rumteleskopet. For at gennemgå et symmetrisk tryk fra disse partikler, mens teleskopet holdes peget mod en del af den faste himmel, er teleskopets akse placeret således, at det er parallelt med dets orbitale plan. For at solen ikke kommer ind i teleskopets åbning, ændres dens orientering hver 83,5 dag, hvilket hver gang kræver en ændring i det undersøgte rumområde. Som en del af K2-missionen er observationer opdelt i kampagner (4,5 pr. År), der hver især er beregnet til observation af en anden del af himlen, der nødvendigvis ligger ikke langt fra ekliptikens plan .
I betragtning af ændringerne i regionerne observeret hver 80. dag er rumteleskopet ikke længere i stand til at detektere exoplaneter med en kredsløbsperiode på mere end tyve dage (fordi tre observationer er nødvendige for at detektionen kan betragtes som gyldig). Derudover vurderede ingeniører på det tidspunkt den fotometriske præcision til omkring 300 dele pr. Million, en værdi, der var meget lavere end de 20 dele pr. Million, der oprindeligt var planlagt. NASA-ingeniører starter en testkampagne (kampagne 0), der skal validere gennemførligheden af det foreslåede scenario. Under forberedelsen af denne kampagne indså ingeniørerne, at en anden detektor (blandt de 21 eksisterende) ikke længere fungerer. Oprindelsen til denne fejl er, som i det første tilfælde, på niveauet for det elektriske forsyningskredsløb. Marts tilMaj 2014, observeres en region af det ekliptiske plan for kampagne 0 med resultater i tråd med forventningerne. Det16. maj 2014, NASA i betragtning af de opnåede resultater giver sin aftale om finansiering af K2-missionen i en periode på to år.
K2-missionen, der officielt begynder i juni 2014har nye mål, der tager højde for de begrænsninger, der er forårsaget af tabet af to af reaktionshjulene, som ikke længere tillader observation i mere end 80 på hinanden følgende dage; målene er nu som følger:
Efter de første observationskampagner revurderes Keplers fotometriske præcision til K2-missionen ved 50 ppm for en stjerne af størrelsesorden 12 med en integration på 6,5 timer. Ijuni 2016, NASA-komitéen, der er ansvarlig for at beslutte om udvidelse af astrofysiske rumopgaver, har givet en særlig positiv vurdering af K2's videnskabelige feedback, både inden for påvisning af exoplaneter og inden for de andre forskningsområder, der blev introduceret af K2-missionen. NASA beslutter at forlænge missionen, indtil drivmidlet er udtømt, hvilket i det mest gunstige tilfælde skal forekomme i 2019, men sandsynligvis fra 2018.
Siden Januar 2014Rumteleskopet, der har mistet to af dets reaktionshjul, fungerer i nedbrudt tilstand, fordi det ikke længere kan opretholde sin orientering permanent. Det bruger det fotoniske tryk til at kontrollere det, men denne kunstgenstand kræver ændring af det område, der observeres hver 3. måned. Observation af 3 på hinanden følgende gennemgange i denne sammenhæng gør det kun muligt at identificere planeter med en meget kort omløbsperiode (omkring tredive dage). Imarts 2018missionens embedsmænd mener, at hydrazinet, der bruges af de små thrustere, og som var nødvendigt for at stabilisere teleskopet, løber tør. På grund af manglen på en måler i tanke er det imidlertid vanskeligt at vurdere slutdatoen for missionen. Men efter at have modtaget indikationer for en beskrevet som unormalt fald i brændstoftryk i sonden, beslutter NASA at2. julistandse kampagne 18 i K2- missionen og placere Kepler i sikker tilstand uden brug af brændstof for at sikre, at2. august de data, der blev erhvervet i løbet af de første 51 dage af denne kampagne 18 (startede den 12. maj). En ny "sundhedstjek" udføres derefter efter denne overførsel for at se, om kampagnen 19, som skal starte den6. august, vil blive indledt eller ej.
Stop observationerDet 11. oktober 2018, Kepler , der er 170 millioner kilometer fra Jorden, transmitterer billeder taget i området omkring rummet omkring stjernebilledet Vandmanden . Når denne opgave er afsluttet, forsøger jordkontroloperatørerne at23. oktoberorientere teleskopet mod et nyt mål, men lykkes ikke, fordi rumteleskopet automatisk har sat sig i søvn efter at have udtømt alle dets drivmidler . Uden drivmidler til at rette teleskopet kan missionen ikke fortsætte. NASA beslutter at sætte en stopper for det ved at lukke radiosenderen og formalisere sin beslutning om30. oktober. Nu vil Kepler cirkulere i samme heliocentriske bane som Jorden og bevæge sig længere og længere væk fra den. Det skal være på sit højeste igen om 40 år, og denne begivenhed skal gentage sig i millioner af år derefter.
De fleste exoplaneter, der blev opdaget før Kepler-missionen, var på størrelse med Jupiter eller endnu større. Kepler demonstrerede, at de fleste exoplaneter faktisk var mindre end Jupiter og endda mindre end Saturn . De hyppigste planeter er mellem størrelsen på Jorden og Neptuns . Disse planeter er enten superjord , dvs. stenagtige planeter større end Jorden, eller mini-Neptunes, dvs. gasplaneter med en stenet kerne. Ifølge nogle planetologer kunne nogle få af disse superjorders være oceaniske planeter eller planeter med en isnende eller stenet kerne dækket af vand. Kepler-missionen demonstrerede også, at størstedelen af planeterne har en meget kort omløbstid langt under Merkur (88 dage), planeten tættest på Solen. Planetolog CJ Burke forsøgte at etablere en fordeling af planeterne ved at samle alle resultaterne fra de første fire år af missionen, inklusive kun planeter med en kredsløbstid mellem 10 og 300 dage, og forsøge at redegøre for eventuelle skævheder. Forskellige indført af anvendt detektionsmetode. Han fastslog, at forholdet mellem antallet af planeter og antallet af stjerner var af størrelsesordenen 1, og at hvis vi bestilte dem efter størrelse, steg andelen af planeter kraftigt, når vi faldt under størrelsen på Neptun. Jupiter-klassen (fra 5,7 til 11,3 jordstråler) repræsenterer lidt mere end 5% af det samlede antal, den for de store Neptunes (4 til 5,7 jordstråler) lidt mindre end 5%, den for den lille Neptun (mellem tre og fire jordstråler) mere end 40%, de af superjorderne ( jordplaneten har mellem 1,4 og 2 jordstråler) i størrelsesordenen 30% og jordens omkring 30%.
Radius (jordstråler) |
Masse (landmasser) |
Omløbstid (jorddage) |
Afstand fra solen (parsec) |
---|---|---|---|
<1,25 eger: 356 0(29) | 1 til 3 masser: 20 0(7) | <1 dag: 78 0(17) | <50 parsec : 433 (15) |
1,25 2-eger: 808 0(91) | 3 til 10 masser: 75 (11) | 1 til 10 dage: 1.173 (178) | 50 til 100 parsec: 228 (13) |
2-6 eger: 1237 (149) | 10 til 30 masser: 51 (13) | 10 til 30 dage: 842 0(91) | 100 til 500 parsec: 673 (33) |
6-15 eger: 169 0(30) | 30 til 100 masser: 34 0(5) | 30 til 360 dage: 523 0(20) | 500 til 1.000 parsec: 745 0(2) |
> 15 eger: 23 0(5) | 100 til 300 masser: 45 (12) | 360 til 720 dage: 19 0(1) | 1000 til 2000 parsec: 401 0(0) |
- | > 300 masser: 78 (17) | > 720 dage: 14 0(0) | > 2.000 parsec: 64 0(0) |
Samlet antal bekræftede planeter opdaget af Kepler: 2.342; under K2-mission: 307 |
En af missionens vigtigste opdagelser er tilstedeværelsen af et stort antal superjord , større end Jorden, men mindre end Neptun. Deres struktur og sammensætning er ukendt, fordi denne type planet ikke findes i solsystemet og for de fleste af dem kunne massen og densiteten ikke måles. Det kunne være telluriske planeter som Jorden eller tværtimod planeter sammensat af is og gas som Neptun og Uranus. Men nogle af dem kunne være sammensat af en stærkt komprimeret iskerne dækket af et hav og en vanddampbaseret atmosfære.
Kepler opdagede og gjorde det muligt at studere mange solsystemer bestående af flere planeter. Ifølge de udførte folketællinger indeholder mere end 22% af stjernerne adskillige planeter, og næsten 40% af kandidateksoplaneter er en del af multi-planetariske systemer. Disse proportioner undervurderes utvivlsomt, fordi alle systemets planeter ikke tælles systematisk på grund af grænserne for den anvendte detektionsmetode. Planeter med en anden orbitalhældning (planeten passerer ikke foran stjernen set fra jorden), en lang kredsløbsperiode (mere end et år) eller en størrelse under detektionstærsklen detekteres faktisk ikke. Solsystemets struktur med dens telluriske planeter placeret i indre kredsløb, men i god afstand fra solen, dens gasformede planeter placeret adskillige astronomiske enheder (AU) fra solen, dens planetbaner er kendetegnet ved lav excentricitet (undtagen kviksølv) og hældning orbital reduceret sammenlignet med ecliptikens plan, synes ikke normen, hvis vi sammenligner det med stjernesystemerne observeret af Kepler. Multi-planetariske systemer er ofte meget kompakte med tæt placerede planeter, et arrangement, der ikke tidligere blev betragtet af modeller til dannelse af solsystemer, fordi det blev betragtet som ustabilt. Mange planeter kredser inden for 0,1 AU (Earth-Sun afstand: 1 AU) fra deres stjerne, og nogle inden for 0,02 AU.
Astronomer ved Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) brugte data fra Kepler-missionen i 2013 til at estimere, at "mindst 17 milliarder" jordbaserede planeter er i Mælkevejen.
Planeterne opdaget af Kepler i juni 2017(i gul) sammenlignet med dem, der blev opdaget på andre måder (andre farver) arrangeret af hovedkategorier (størrelse, bane): varme Jupiters, kolde Jupiters, kæmpe oceaniske eller frosne planeter, jordbaserede planeter, lavaplaneter .
Kepler fandt stjernesystemer med op til syv eller otte planeter omkring stjernerne (december 2017).
Jordbaserede planeter (radius <2 gange Jordens) i den beboelige zone og opdaget af Kepler. I blåt bekræftede kandidaterne.
Solsystem | Planet | Dateret | Beskrivelse |
---|---|---|---|
Kepler-4 | Kepler-4b | Januar 2010 | Første påvisning af en exoplanet af missionen. |
Kepler-6 | Kepler-6b | Januar 2010 | Første påvisning af en exoplanet af missionen. |
Kepler-7 | Kepler-7b | Januar 2010 | Planet med et tykt skylag. |
Kepler-10 | Kepler-10b | Januar 2011 | Mindste jordbaserede planet opdaget indtil videre. |
Kepler-11 | Kepler-11b - g | Februar 2011 | Stjerner med mindst 6 planeter. Triple transit iaugust 2010. |
Kepler-16 | Kepler-16b | September 2011 | Første detektion af en transit i et system. |
Kepler-22 | Kepler-22b | December 2011 | Første planet i den beboelige zone. |
Kepler-37 | Kepler-37b | Februar 2013 | Mindste exoplanet fundet (praugust 2017) om månens størrelse. |
Kepler-62 | Kepler-62nd , f | April 2013 | To planeter af en størrelse tæt på Jorden, der ligger i den beboelige zone. |
Kepler-69 | Kepler-69c | April 2013 | Planet tæt på jordens størrelse i den beboelige zone. |
Kepler-90 | Kepler-90b - 90 timer | Oktober 2013 | Opdagelse af solsystemet, der er vært for det største antal planeter. (Se nedenunderdecember 2017) |
Kepler-186 | Kepler-186f | April 2014 | Planet tæt på jordens størrelse i den beboelige zone. |
Kepler-10 | Kepler-10c | Juni 2014 | Første detektion af en planet af mega- jordtype, dvs. en jordplanet, hvis masse overstiger ti jordmasser, og som ikke var forudsagt af Planeten mit HARPS-N teorien ) |
Kepler-438 | Kepler-438b | Januar 2015 | Utvivlsomt en planet af en størrelse, der er tæt på den på jorden, der ligger i den beboelige zone. Periode 112 dage. |
Kepler-442 | Kepler-442b | Januar 2015 | Utvivlsomt en planet af en størrelse, der er tæt på Jorden, der ligger i den beboelige zone. |
Kepler-444 | Kepler-444b - f | Januar 2015 | Solsystem med seks jordbaserede planeter. Den 1,2 milliarder år gamle stjerne er den ældste af de stjerner, omkring hvilke exoplaneter er blevet opdaget. |
Kepler-452 | Kepler-452b | Juli 2015 | Første planet tæt på Jorden placeret i den beboelige zone for en stjerne svarende til Jorden ( spektral klasse G2). Periode 385 dage. |
Kepler-1625 | Kepler-1625b | Maj 2016 | Exoplanète med måske en exomoon .. |
Kepler-90 | Kepler-90i | December 2017 | Kepler-90-systemet indeholder otte planeter: det er på dette tidspunkt det eneste ekstrasolære system, der vides at være vært for så mange. |
De første videnskabelige resultater af Kepler- missionen præsenteres af NASA under en pressekonference, der finder sted den6. august 2009. Påvisning af Kepler af den allerede kendte exoplanet HAT-P-7b bekræfter rumteleskopets kapacitet til at opdage planeter af jordbaseret størrelse. Detektering af planeter af Kepler kræver, at stjernernes lysstyrke er relativt stabil for at identificere transit. Ved hjælp af målingerne foretaget i de første måneder identificerer det videnskabelige team 7.500 variable stjerner i slutningen af 2009. Disse fjernes fra listen over observerede stjerner og erstattes af andre kandidater. De forladte stjernes lyskurver offentliggøres.
I slutningen af de første seks uger opdages fem tidligere ukendte planeter og alle meget tæt på deres stjerner. Blandt de bemærkelsesværdige resultater var en af planeterne med lavere tæthed, der blev opdaget, to hvide dværgstjerner med lav masse, der oprindeligt blev rapporteret at være medlemmer af en ny klasse af stjernegenstande og en velkarakteriseret planet, der kredser omkring den. 'En binær stjerne .
2010Det 4. januar 2010, meddelte missionslederne, at Kepler opdagede sine første fem exoplaneter, nemlig planeterne fra stjernerne Kepler-4 til Kepler-8. Det15. juni 2010, forsyner Kepler- missionsteamet forskerne med de indsamlede data vedrørende ca. 156.000 stjerner, dvs. alle dem, hvis observation var planlagt undtagen 400 af dem. Kandidateksoplaneter er blevet identificeret omkring 706 af disse stjerner. Deres størrelse er mellem størrelsen på Jorden og Jupiters. Identiteten og karakteristikaene for 306 af disse exoplaneter meddeles. Fem af de identificerede solsystemer er hjemsted for flere planeter. Data for de resterende 400 mål med planetariske kandidater skulle frigives ifebruar 2011(for detaljer om denne seneste publikation, se missionsresultaterne 2011 nedenfor). Ikke desto mindre antydede Keplers resultater , baseret på kandidaterne fra listen, der blev offentliggjort i 2010, at de fleste af disse planeter havde radier mindre end halvdelen af Jupiters. Disse resultater antydede også, at små kandidatplaneter med perioder på mindre end 30 dage var meget mere almindelige end store kandidatplaneter med lignende perioder, og at opdagelser fra jordbaserede observatorier gav en prøve af den mest almindelige befolkning. Større, det vil sige , de største planeter i størrelsesfordelingen. Dette stred mod ældre teorier, som havde antydet, at små planeter og dem af jordbaseret type ville være relativt sjældne. Baseret på Keplers data, der derefter blev undersøgt, kunne et skøn på omkring 100 millioner beboelige planeter i vores galakse være realistisk. Men nogle medierapporter beskæftiger sig med TED konference, der gav anledning har til disse oplysninger førte til misforståelser, tilsyneladende delvis på grund af forvirring over udtrykket "ligner Jorden" ( Jord- ligesom på engelsk). Til afklaring, et brev fra direktøren for NASAs Ames Research Center til Kepler Science Council dateret2. august 2010, siger, at: " Keplers analyse af aktuelle data understøtter ikke påstanden om, at Kepler har fundet nogen planet, der ligner Jorden."
I 2010 identificerede Kepler to solsystemer indeholdende genstande, der var mindre, men varmere end deres respektive moderstjerner: KOI-74 (en) og KOI-81 (en) . Disse objekter er sandsynligvis svagt massive hvide dværgstjerner produceret af tidligere episoder med masseoverførsel i deres systemer. Samme år offentliggjorde Keplers team en videnskabelig artikel, der leverede data til 312 kandidat-ekstrasolare planeter omkring 306 forskellige stjerner. Kun 33,5 dages data var tilgængelige for de fleste kandidater. NASA meddelte også, at data for yderligere 400 kandidater blev tilbageholdt for at give Keplers teammedlemmer mulighed for at foretage yderligere observationer. Dataene for disse kandidater blev endelig offentliggjort den2. februar 2011.
2011Det 10. januar 2011, den mindste exoplanet, der var kendt, Kepler-10b , en jordbaseret planet, blev opdaget ved hjælp af Keplers observationer; efterfølgende identificeres adskillige exoplaneter af sammenlignelig størrelse eller endda mindre end Jorden , såsom Kepler-20 f , Kepler-20 e såvel som sandsynlige kroppe påvist ijanuar 2012, såsom Kepler-42 b , Kepler-42 c og Kepler-42 d . Sidstnævnte er næppe større end Mars .
Det 2. februar 2011, meddeler Kepler- teamet resultaterne af analyser af de data, der er indsamlet mellem2. maj og 16. september 2009. De fandt 1.235 planetariske kandidater, der drejede sig om 997 værtsstjerner. (Tallene, der følger, antager, at kandidaterne virkelig er planeter, selvom officielle videnskabelige artikler kun kalder dem kandidater. Uafhængige analyser har vist, at mindst 90% af dem er ægte planeter og ikke falske. -Positive). 68 planeter var omtrent på størrelse med jorden (faktisk radius <1,25 Rt med Rt = jordens radius), 288 var på størrelse med en superjord , 662 på størrelse med Neptun, 165 på størrelse med Jupiters størrelse og 19 op til det dobbelte størrelse på Jupiter. 54 planeter var i den beboelige zone , hvoraf 5 var mindre end dobbelt så stor som Jorden. I modsætning til tidligere arbejde med at finde exoplaneter var cirka 74% af de planeter, der blev opdaget af Kepler , mindre end Neptun, sandsynligvis fordi tidligere arbejde lettere fandt store planeter end små.
Som en del af missionen defineres størrelsen på en superjord mellem 1,25 Rt og 2 Rt (eller endda "1,25 Jordradier <radius <2 Jordradier" i dokumentet som reference)). Seks kandidatplaneter af denne type [nemlig: KOI 326.01 (Rp = 0,85), KOI 701,03 (Rp = 1,73), KOI 268,01 (Rp = 1,75), KOI 1026,01 (Rp = 1,77), KOI 854,01 (Rp = 1,91), KOI 70.03 (Rp = 1.96)] er i beboelsesområdet. En nyere undersøgelse viste efterfølgende, at en af disse kandidater (KOI 326.01) faktisk er meget større og varmere end det, der oprindeligt blev foreslået.
Det her 2. februar 2011antallet af ekstrasolare planeter, der er kendt i den beboelige zone, er derfor steget til 54. Indtil da var der kun opdaget to planeter i den beboelige zone, så disse nye opdagelser repræsenterer en spektakulær stigning i antallet af planeter, der er i stand til at huske livsformer (planeter, der kan drage fordel af en temperatur, der tillader vandet at eksistere i flydende tilstand). Alle de beboelige zonekandidater, der hidtil er opdaget, kredser om stjerner, der er betydeligt mindre og køligere end solen (beboelige kandidater omkring solformige stjerner havde brug for et par år til for at akkumulere de tre gennemgange, der var nødvendige for deres påvisning).
Hyppigheden af planetariske observationer var højere for exoplaneter to eller tre gange størrelsen på jorden og faldt derefter i omvendt forhold til planetoverfladen. Det bedste skøn (imarts 2011), efter at have taget højde for observationsforstyrrelse, var at 5,4% af stjernerne er vært for planeter i størrelse på jorden, 6,8% er vært for superjordkandidater, 19,3% er vært for jordstørrede kandidater i størrelse Neptun og 2,55% hilser kandidater på størrelse med Jupiter eller større . Systemer med flere planeter er almindelige; 17% af værtsstjerner har flere kandidatsystemer, og 33,9% af alle planeter er i flere planetsystemer.
. Til5. december, Meddeler Keplers hold opdagelsen af 2.326 planetariske kandidater, hvoraf 207 har samme størrelse som Jorden, 680 er af superjordtypen, 1.181 størrelsen af Neptun, 203 størrelsen af Jupiter og 55 større end Jupiter. Sammenlignet med 2011-tallene er antallet af planeter i jordstørrelse eller superjordstørrelse steget med henholdsvis 200% og 140%. Derudover var der fundet 48 planetkandidater i de beboede zoner i de undersøgte stjerner, hvilket markerede et fald fra tallene for februar. Dette skyldtes det strengere kriterium, der blev brugt i decemberdataene. Det20. december 2011, Meddeler Kepler- teamet opdagelsen af de første jordbaserede exoplaneter , Kepler-20 e og Kepler-20 f , i kredsløb omkring en stjerne svarende til solen , Kepler-20 .
Baseret på Keplers fund estimerede astronomen Seth Shostak i 2011, at der inden for en radius på tusind lysår omkring Jorden er mindst 30.000 beboelige planeter. Også fra disse fund estimerer Keplers hold , at der er "mindst 50 milliarder planeter i Mælkevejen", hvoraf "mindst halvdelen er i den beboelige zone ". Imarts 2011, estimerer astronomer ved NASAs Jet Propulsion Laboratory (JPL), at omkring "1,4-2,7%" af alle soltype-stjerner sandsynligvis har jordlignende planeter "i den beboelige zone i deres hjem. stjerne". Dette betyder, at der er "to milliarder" af disse "jordanaloger" i vores galakse alene, Mælkevejen. JPL-astronomer indikerer også, at der er "50 milliarder andre galakser", hvilket potentielt skaber mere end en billion "jordlignende planeter", hvis alle galakser har et antal planeter, der ligner mælkevejens.
2012I januar 2012, et internationalt team af astronomer offentliggør en undersøgelse, ifølge hvilken hver stjerne i Mælkevejen kunne være vært "i gennemsnit ... mindst 1,6 planeter", hvilket tyder på, at mere end 160 milliarder planeter, der hver kredser om en stjerne, kunne eksistere i vores galakse alene. Kepler har også registreret fjerne superstjerneudbrud , nogle af dem 10.000 gange kraftigere end den ekstraordinære Carrington-storm . Superudbrud kunne udløses af Jovian- planeter, der kredser nær deres stjerne. Teknikken til variation af transittid (TTV for Transit Timing Variation på engelsk), brugt til at opdage Kepler-9d vinder popularitet som en bekræftende metode til opdagede exoplaneter. Opdagelsen af en planet i et system med fire stjerner bekræftes også. Dette er den første opdagelse af et sådant system.
Fra 2012 var der i alt 2.321 kandidatplaneter . Af disse er 207 ens i størrelse med Jorden, 680 er størrelsen på superjorderne, 1.181 er størrelsen på Neptun, 203 Jupiter og 55 større end Jupiter. Derudover blev der fundet 48 kandidatplaneter i de beboede zoner i de undersøgte stjerner. Keplers hold fandt ud af, at 5,4% af alle stjerner er hjemmekandidatplaneter på størrelse med Jorden, og 17% af alle stjerner har flere planeter. Idecember 2011, to af de jordbaserede planeter , Kepler-20 e og Kepler-20 f , er blevet bekræftet som planeter, der kredser om en tvilling af Solen : Kepler-20 .
2013Ifølge en undersøgelse offentliggjort i Januar 2013Ifølge astronomer på Caltech indeholder Mælkevejen mindst en planet pr. Stjerne, hvilket inducerer 100 til 400 milliarder eksoplaneter . Undersøgelsen, baseret på planeter, der kredser om Kepler-32 (in) , antyder, at planetariske systemer kan være almindelige omkring stjerner i vores galakse. Opdagelsen af 461 yderligere planeter blev annonceret den7. januar 2013. Jo længere Kepler observerer, jo flere planeter kan han opdage med lange orbitale perioder. Siden Keplers sidste katalog blev offentliggjort ifebruar 2012, antallet af kandidater, der er opdaget i Keplers data, er steget med 20 procent og udgør nu 2.740 potentielle planeter, der kredser om 2.036 stjerner.
En ny kandidatplanet annonceres den 7. januar 2013under navnet KOI-172.02. Bekræftet tre måneder senere18. april 2013, omdøbes den derefter til Kepler-69 c . Det handler om en superjord, der kredser om en stjerne, der ligner solen i den beboelige zone, og som kunne være "en perfekt kandidat til at rumme udenjordisk liv ". Samme dato den18. april 2013, meddeles to andre bemærkelsesværdige planeter: Kepler-62 e og dens nabo Kepler-62 f . De kredser begge i den beboelige zone i deres stjerne Kepler-62 , 1.200 lysår fra solsystemet. Disse er igen Superjord, der måler henholdsvis 1,6 og 1,4 gange Jordens radius. De er en del af et system med fem planeter, og begge kunne være helt dækket af et hav.
Det 15. maj 2013, Rapporterer NASA, at Kepler er lammet af svigt af et reaktionshjul, der holder ham i den rigtige retning. Et andet hjul havde tidligere svigtet, og rumfartøjet kræver, at tre hjul (ud af i alt fire) skal være i drift. Yderligere test i juli og august fastslog, at selvom Kepler var i stand til at bruge sine beskadigede jethjul, var han ude af stand til at indsamle nye videnskabelige data. Forskere, der arbejder på Kepler- projektet, sagde, at de stadig har en masse data at analysere, og nye opdagelser stadig kunne gøres i de næste to år. Selvom der ikke er indsamlet nye videnskabelige data siden hændelsen i15. maj, der offentliggøres 63 nye kandidater i Juli 2013baseret på tidligere indsamlede observationer. Resultaterne omfattede medianstørrelsen af kandidatplaneter, der blev mindre og mindre sammenlignet med begyndelsen af 2013, foreløbige resultater til opdagelsen af et par cirkulære objekter og planeter i den beboelige zone .
2014Det 13. februar, NASA annoncerer opdagelsen af 530 kandidatplaneter, der er en del af enkle planetariske systemer. Flere af dem er tæt på jordens størrelse og er placeret i opholdsrummet . Dette tal øges med 400 injuni 2014. Det26. februar, meddeler forskere, at Keplers data bekræfter eksistensen af 715 nye exoplaneter. En ny statistisk bekræftelsesmetode kaldet "multiplicitetsbekræftelse", der er baseret på antallet af planeter omkring flere stjerner, er faktisk reelle planeter. Dette muliggjorde hurtigere bekræftelse af mange kandidater, der er en del af flere planetariske systemer. 95% af de opdagede exoplaneter er mindre end Neptun og fire, inklusive Kepler-296 f, er mindre i forholdet 2,5 til Jorden og findes i den beboelige zone, hvor overfladetemperaturer teoretisk tillader vandet at eksistere i flydende form.
En undersøgelse, der blev offentliggjort i marts, viser, at små planeter med en kredsløbsperiode på mindre end 1 dag normalt ledsages af mindst en yderligere planet med kredsløbsperioden mellem 1 og 50 dage. Denne undersøgelse specificerer, at planeter med ultrakorte rotationsperioder næsten altid er mindre end 2 jordradier, medmindre de er af den forkert justerede " hot Jupiter " -type . Keplers data har også hjulpet forskere med at observere og forstå supernovaer ; målinger blev indsamlet hver halve time, så lette bøjninger var især nyttige til at studere denne type astronomiske begivenheder.
Det 17. april, meddeler Kepler- teamet opdagelsen af Kepler-186 f , den første planet, der kan sammenlignes i størrelse med Jorden, der ligger i den beboelige zone. Denne planet er i kredsløb omkring en rød dværg . I juli blev de første opdagelser ved hjælp af data, der allerede var indsamlet af Kepler rapporteret i form af binære stjerner . Disse fund blev opnået fra et Keplers tekniske datasæt, der var indsamlet inden kampagne 0 som forberedelse til den vigtigste K2-mission. Det23. september 2014, Sagde NASA, at K2-missionen har afsluttet Kampagne 1, den første officielle serie af videnskabelige observationer, og Kampagne 2 er i gang.
2015Det 27. januar, forskere opdager et 11,2 milliarder år gammelt planetarisk system med fem exoplaneter, der drejer sig om en solformig stjerne. Den Kepler-444-systemet er til dato den ældste identificerede system i Mælkevejen, desuden er de fundet i den beboelige zone .
Selvom Kepler var designet til påvisning af exoplaneter, gør dens evne til at observere en given stjerne i lang tid og de små variationer i dens lysstyrke det muligt at bruge den på andre områder, især asteroseismologi . Kepler tillod især observationen for første gang af et fænomen med differentieret rotation for andre stjerner end solen.
Keplers team havde meddelt, at de havde til hensigt at offentliggøre de indsamlede data som en del af missionen efter et års observationer. Denne tidsplan blev dog ændret efter lanceringen med en tidsplan for frigivelse af data, der strækker sig op til tre år efter indsamling. Dette resulterede i betydelig kritik, der fik Keplers videnskabsteam til at frigive tredje kvartal af deres data et år og seks måneder efter indsamlingen. Data op tilseptember 2010 (kvartaler 4, 5 og 6) blev offentliggjort i januar 2012.
Med jævne mellemrum frigiver Kepler- teamet en liste over kandidatplaneter til offentligheden (kaldet Kepler Objects of Interest eller KOIs for Kepler's Objects of Interest ). Ved hjælp af disse oplysninger indsamlede et team af astronomer radial hastighedsdata ved hjælp af SOPHIE-skala spektrograf for at bekræfte eksistensen af kandidatplaneten KOI-428b i 2010. I 2011 bekræftede det samme hold planetkandidaten KOI-423b .
Siden december 2010, blev data fra Kepler- missionen brugt til Zooniverses "Planethunters.org" -projekt , som giver frivillige mulighed for at søge efter transitter i lyskurverne på Kepler- billeder for at identificere planeter, som edb- algoritmer kunne mangle. Omkring månedenjuni 2011, fandt brugere 69 potentielle kandidatplaneter, der tidligere ikke var blevet anerkendt af Kepler- missionsteamet . Holdet planlægger at offentligt kreditere entusiaster, der ser sådanne planeter.
I januar 2012Programmet for BBC kaldte Stargazing live (i) (på engelsk: se live stjerne) har udsendt en offentlig indkaldelse af frivillige til at analysere Planethunters.org data på jagt efter potentielle nye exoplaneter. Dette førte til opdagelsen af en ny planet på størrelse med Neptun af to amatørastronomer. Denne planet vil deres navne, og derfor kaldes Threapleton Holmes B . Ifølge nogle kilder var 100.000 flere frivillige involveret i undersøgelsen af Planethunters.org ved udgangenjanuar 2012analyserer over en million Keplers billeder .
PlanetQuest , et distribueret computerprojekt, der bruger BOINC-platformen , forventes også at analysere de data, der er indsamlet af Kepler .
Ud over opdagelsen af hundredvis af kandidateksoplaneter rapporterede Kepler- satellitten også 26 exoplaneter i 11 systemer, der endnu ikke er føjet til Extrasolar Planet Database . Eksoplaneter opdaget ud fra Keplers data , men bekræftet af eksterne forskere, inkluderer KOI-423b , KOI-428b , KOI-196b (en) , KOI-135b (en) KOI-204b (en) KOI-254b KOI- 730 (in) og Kepler-42 (KOI-961) . Forkortelsen "KOI" angiver, at stjernen er en K Epler O bject af jeg nterest , det vil sige på engelsk en Keplers objekt af interesse .
Både CoRoT og Kepler har målt lys reflekteret fra planeter. Imidlertid var disse planeter allerede kendt, da de passerer foran deres stjerne. Keplers data tillod den første opdagelse af planeter ved denne metode: KOI 55.01 og 55.02.
Den Kepler Input kataloget (eller VIF) henviser til Kepler Input kataloget . Det er en offentlig søgbar database med ca. 13,2 millioner mål, der bruges til Kepler Spectral Classification Program og Kepler- missionen . Kataloget alene bruges ikke til at finde mål for Kepler , da kun en del af de anførte stjerner (eller omkring en tredjedel af kataloget) kan observeres af skibet selv.
Den Kepler interessante objekter (KOI) danner en delmængde af Kepler Input kataloget (KIC). For at være en KOI skal en stjerne vise et periodisk tab af lysstyrke.
|
|