NASA „Kepler“ teleskopas: misija, atradimai ir ekstrasolinės planetos

Sužinokite apie NASA „Kepler“ teleskopą: misiją, atradimus ir ekstrasolines planetas — kaip aptinkamos Žemės tipo planetos, reikšmingiausi radiniai ir ateities perspektyvos.

Kepler yra NASA paleista kosminė observatorija, kurios pagrindinis tikslas – aptikti aplink kitas žvaigždes skriejančias planetas, ypač tas, kurios gali būti į Žemę panašios arba esančios savo žvaigždės gyvenamojoje zonoje. Aparatas pavadintas XVII a. vokiečių astronomo Johanneso Keplerio garbei ir buvo paleistas 2009 m. kovo 7 d. Keplerio misija pakeitė mūsų supratimą apie galaktikos planetų gausą ir įvairovę.

Misijos tikslai ir metodas. „Kepler“ buvo NASA „Discovery“ programos dalis – tai palyginti nebrangios, bet aukštos mokslinės naudos misijos. Jos pagrindinis uždavinys buvo ištirti nedidelį Mėlynojo kelio galaktikos priešinį skyrių, nuolat stebint žvaigždžių ryškumą ir ieškant periodinių užtemimų (transitų), kuriuos sukelia planetos, kertančios savo pagrindinės žvaigždės diską. Ši technika vadinama okultacijos arba tranzito fotometrija. Fotometras nuolat stebėjo daugiau kaip 145 000 pagrindinės sekos žvaigždžių fiksuotame regos lauke, užfiksuodamas labai smulkius ryškumo svyravimus. Surinkti duomenys buvo siunčiami į Žemę ir ten kruopščiai analizuojami, siekiant rasti periodinius signalus, kurie atitiktų planetos tranzitą.

Instrumentai ir techniniai sprendimai

„Kepler“ turėjo ~0,95 m skersmens pagrindinį veidrodį ir didelį CCD detektorių lauką (42 CCD moduliai), leidusį vienu metu stebėti apie 115 kvadratinių laipsnių dangaus sritį (Cygnus–Lyra srityje). Tiksli taikymo kontrolė buvo užtikrinama keturių reakcinių ratų sistema; norint išlaikyti stabilų žvilgsnį reikalingi buvo bent trys veikiančių ratų. Dėl labai didelio fotometrinio tikslumo Kepler sugebėjo aptikti net labai mažus Žemės dydžio planetų tranzitus aplink tolimas žvaigždes.

Misijos eiga ir pratęsimai

Pradinė misijos trukmė buvo 3,5 metų, tačiau surinktų duomenų vertė paskatino pratęsti darbą. 2012 m. misija buvo pratęsta, o Kepler toliau rinko duomenis. Tačiau 2013 m. pavasarį kilo techninių problemų: keletas reakcinių ratų sutriko ir tradicinis observatorijos taikymas tapo neįmanomas. NASA ir tyrėjų komanda rado kūrybingą sprendimą – perorientuoti observatoriją ir naudoti saulės spindulių slėgį kaip stabilizatorių. Tokiu būdu gimė antrasis etapa – K2 (angl. „Second Light“), kuris nuo 2014 m. leido stebėti skirtingus dangos regionus paeiliui (kampanijomis) palei ekliptiką. K2 išplėtė Keplerio mokslo ribas, įtraukdama naujus planetų tipus (pvz., aplink M-žvaigždes), taip pat atliko asteroseizmologijos, supernovų ir kitų objektų stebėjimus. Observatorija dirbo iki 2018 m. pabaigos, kai kuro atsargos išseko ir NASA oficialiai užbaigė misiją 2018 m. spalio 30 d.

Atrasti objektai ir mokslo laimėjimai

Per savo veikimo laiką „Kepler“ radikaliai pakeitė supratimą apie planetų dažnumą ir įvairovę: misija aptiko tūkstančius egzoplanetų kandidatų (Kepler Objects of Interest, KOI) ir prisidėjo prie daugiau nei kelių tūkstančių patvirtintų planetų atradimo. Pavyzdiniai atradimai, kurie sulaukė daug dėmesio, yra Kepler-22b (vienas ankstyvųjų atradimų, esantis žvaigždės gyvybinėje zonoje), Kepler-186f (2014 m. – viena pirmųjų Žemės dydžio planetų, aptiktų gyvybine zonoje aplink M tipo žvaigždę) ir Kepler-452b (2015 m. – planetai priskirta „Žemės priminimo“ etiketė dėl orbitalių panašumų). Be atskirų planetų, Kepler parodė, kad daugelis žvaigždžių turi kelių planetų sistemas, o mažos superžemės ir mini-Neptūnai yra labai paplitę.

Duomenų patikrinimas ir follow-up

Ne visi Keplerio identifikuoti signalai iš karto tampa patvirtintomis planetomis: daugelis yra kandidatės, kurioms reikia papildomų stebėjimų ir analizės. Patvirtinimui dažnai naudojami radijo arba optiniai spektrometrai Žemėje (radialinio greičio matavimai), adaptuotųjų optikų stebėjimai ir statistinės validacijos metodikos. Taip eliminuojami galimi klaidingi signalai (pvz., užtemimai dėl dvigubų žvaigždžių ar foninių objektų).

Įtaka astronomijai ir palikimas

„Kepler“ misija pakeitė egzoplanetų mokslo lauką: ji suteikė pirmuosius tvirtus statistinius duomenis apie tai, kiek dažnai galaktikoje gali būti Žemės dydžio planetų gyvybinėse zonose (parametras, vadinamas η⊕). Keplerio duomenų archyvai tebėra prieinami mokslininkams ir toliau teikia naujas ataskaitas bei atradimus. Be to, „Kepler“ įkvėpė naujas misijas ir instrumentus (pvz., TESS, PLATO), skirtus ieškoti artimesnių, lengviau patvirtinamų planetų.

Santrauka: „Kepler“ – tai revoliucinė observatorija, paleista NASA, kuri, naudodama tranzito metodą, stebėjo daugiau kaip 145 000 pagrindinės sekos žvaigždžių, rinko daugybę duomenų ir aptiko tūkstančius planetų kandidatų bei prisidėjo prie daugiau nei kelių tūkstančių patvirtintų egzoplanetų atradimo. Nors pradinė misija truko 3,5 metų, techniniai sprendimai ir pratęsimai leido Kepler darbui tęstis ilgiau (įskaitant K2 etapą), o jo palikimas tebėra kertinis taškas egzoplanetų tyrimuose.

Klausimai ir atsakymai

Klausimas: Kas yra "Kepler"?

K: Kieno vardu pavadintas kosminis aparatas?

K: Kada jis buvo paleistas?

K: Kiek laiko jis veikė?

K: Koks yra misijos tikslas?

K: Kaip tai veikia?

K: Kiek kandidatų jau rasta?

Paieška pagal raidę