Hvordan Europas CHEOPS-satellit vil forbedre jagten på exoplaneter

Mens planeten har været låst de sidste to måneder, et nyt rumteleskop kaldet CHEOPS åbnede sine øjne, tog sine første billeder af himlen og er nu åben for forretning.

CHEOPS-missionen tilføjer et unikt twist i den videnskab, som offentligheden normalt forbinder med planetopdagelsesmissioner som Kepler og TESS. Kepler og TESS producerede mange banebrydende opdagelser og bragte antallet af kendte exoplaneter i tusindvis - så mange, at vi kun har ridset overfladen af, hvad vi kan lære af dem. Følgelig, i stedet for blot at finde flere planeter, det primære formål med CHEOPS er bedre at forstå de planeter, som vi allerede har fundet.

Jeg har været i exoplanetområdet i mere end to årtier. I det meste af den tid havde jeg heldet med at arbejde på NASAs Kepler-mission. Blandt Keplers store opdagelser er den forvirrende række af planeter, som den fandt. To gode eksempler er de tusindvis af planeter, hvis størrelse falder i afstanden mellem Jorden og Neptun. Kepler fandt også planeter med baner, der kun er et par timer lange. Ingen af ​​disse planeter har modstykker i solsystemet. Hvordan disse planeter er, hvordan de dannes, og hvordan de nåede frem til deres nuværende tilstand, er spørgsmål om igangværende forskning. For bedre at forstå disse planeter, vi skal have bedre målinger af deres egenskaber - deres størrelser, masser, sammensætning og atmosfære. Astronomer vil henvende sig til CHEOPS for at udfylde disse huller i vores viden.

CHEOPS mission oversigt

En fælles schweizisk-ESA-mission, CHOPS, den "Karakteriserende Exoplanet Satellite, " vil foretage nøglemålinger af størrelsen og albedo (reflektivitet) af planeter, der kredser om fjerne stjerner. CHEOPS blev opsendt i december 2019 fra den nordlige kyst af Sydamerika, at slå en tur som sekundær passager på en stor Soyuz-raket.

Udfordringen med de fleste af planeterne opdaget af Kepler-missionen er, at de kredser om svage stjerner, hvilket gør dem vanskelige at observere med noget andet teleskop end Kepler selv (som har afsluttet sit arbejde og ikke længere fungerer). CHOPS, på den anden side, vil observere planeter, der kredser om lyse stjerner, som ikke er blevet undersøgt med det detaljeringsniveau, som Kepler engang har leveret, og som CHEOPS nu er i stand til at levere. Disse planeter er mere modtagelige for den brede vifte af komplementære observationer fra instrumenter på andre teleskoper - hvilket giver ny indsigt i naturen af ​​disse nyligt opdagede planeter.

CHEOPS blev placeret i en "solsynkron" bane, hvor den konstant forbliver over Jordens terminator - linjen på Jorden, der adskiller dag fra nat. Satellitten observerer planeter, mens de passerer foran deres værtsstjerner ved hjælp af et 32-centimeter spejl. Teleskopet er 10 gange mindre end Kepler, men da den vil observere lysere stjerner, den kan opnå en præcision svarende til Kepler - en kendsgerning, der blev demonstreret under idriftsættelsesfasen. Og i stedet for kontinuerligt (og samtidigt) at observere hundrede tusinde stjerner for at opdage nye planeter, CHEOPS ser på individuelle mål, hvornår og hvor planeten vides at være der.

Videnskab fra CHEOPS-missionen

For de klareste sollignende stjerner, CHEOPS kan måle størrelsen på planeter så små som Jorden ved at se den del af stjernelyset, der blokeres af planeten, når den passerer foran stjernen. De forbedrede målinger af planetstørrelser gør det muligt for forskere at bestemme en planets tæthed, giver indsigt i dens sammensætning og indre struktur. De etablerer også nøgleforholdet mellem planetstørrelser og deres masser, som fortæller os mere om de egenskaber, der deles af planeter på tværs af mange systemer.

Ud over planetstørrelser, CHEOPS kan måle en planets "fasekurve, " variationen i lysstyrke på grund af planetens skiftende profil, når den kredser om sin værtsstjerne (som Månens skiftende faser). Fasekurven fortæller os, hvor meget lys der reflekteres af planeten og, derfor, nogle af egenskaberne ved dens overflade, atmosfære og skyer. Denne information, på tur, kan fortælle os mere om de forhold, der måtte være under skytoppene og på en planets overflade. Endelig, da CHEOPS mål er lyse, de er gode kandidater til detaljerede observationer af deres atmosfærer ved hjælp af store jordbaserede og rumbaserede teleskoper (såsom Extremely Large Telescope og James Webb Space Telescope).

Ultimativt, ved bedre at forstå egenskaberne af planeter, der kredser om andre stjerner, astronomer kan bedre forstå planeternes natur i vores eget solsystem. Vi vil bedre se, hvordan vores planetariske søskende passer ind i den bredere kontekst af planeter i galaksen, og hvordan vores dannelse og historie ligner, eller anderledes end, disse fremmede verdener.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.