NASA: n TESS-avaruusalukset etsivät satoja eksoplaneetteja – ja ovat valmiita löytämään tuhansia lisää


Tämä artikkeli on alun perin julkaistu Keskustelu. Julkaisu on kirjoittanut artikkelin Space.com: lle Asiantuntijaäänet: Op-Ed & Insights.

Daniel Apai, Tähtitieteen ja planeettatieteiden apulaisprofessori, Arizonan yliopisto. Benjamin Rackham, Tutkijatohtori, Massachusetts Institute of Technology

Vain 50 valovuoden päässä Maasta on noin 1 560 tähteä, joita kiertää todennäköisesti useita tuhansia planeettoja. Noin tuhat näistä ekstrasolaarisista planeetoista – tunnetaan nimellä eksoplaneetat – voivat olla kivisiä ja niiden koostumus on samanlainen kuin Maan. Jotkut saattavat jopa satamaan elämää. Yli 99% näistä vieraista maailmoista jää tuntemattomiksi – mutta tämä on muuttumassa.

NASA: n uudella eksoplaneetta-metsästäjä-avaruuskaukoputkella TESS, koko taivaan haku on käynnissä mahdollisesti asuttaville planeetoille lähellä aurinkokuntamme. TESS – kiertää maata 13,7 päivän välein – ja maanpäälliset kaukoputket ovat valmiita löytämään satoja planeettoja seuraavien vuosien aikana. Tämä voisi muuttaa tähtitieteilijöiden ymmärrystä ympäröivistä muukalaisista maailmoista ja tarjota kohteita, jotka voidaan skannata seuraavan sukupolven teleskoopeilla elämän allekirjoitukset. TESS on tunnistanut hieman yli vuoden yli 1200 planeetta-ehdokasta, Joista 29 tähtitieteilijöillä on jo vahvistettu planeetoiksi. Koska TESS: n ainutlaatuinen kyky etsiä samanaikaisesti kymmeniä tuhansia tähtiä planeetoilta, tehtävä on odotetaan tuottavan yli 10 000 uutta maailmaa.

Nämä ovat jännittäviä aikoja tähtitieteilijöille ja etenkin niille, jotka etsivät eksoplaneetteja. Me olemme planeettametsästyksen jäseniä EDEN-projekti, joka tukee myös TESSin työtä. Käytämme teleskooppeja maassa ja avaruudessa löytääksemme eksoplaneettoja ymmärtääksemme niiden ominaisuudet ja potentiaalin elämän hoitamiseen.

Löydämättömät maailmat ympärillämme

Ympärillämme olevat maailmat odottavat löytämistä. Otetaan esimerkiksi Proxima Centauri, vähäinen, heikko punainen tähti, näkymätön ilman kaukoputkea. Se on yksi yli sadasta miljardista tällaisesta tähdestä galaksissamme, joka ei ole merkittävä, paitsi sen aseman viereisenä naapurinamme. Proximan kiertävä kiehtova, mutta salaperäinen maailma, nimeltään Proxmia b, löydetty vasta vuonna 2016.

Tutkijat tietävät yllättävän vähän Proxima b. Tähtitieteilijät nimeävät ensimmäisen planeetan, joka on löydetty järjestelmästä "b". Tätä planeettaa ei ole koskaan nähty ihmisen silmin tai kaukoputken avulla. Mutta tiedämme, että se on olemassa sen isäntätähön kohdistuvan painovoiman vuoksi, mikä tekee tähtää heittämään koskaan niin lievästi. Tämä pieni heiluminen havaittiin a suuri, kansainvälinen tähtitieteilijäryhmä useista maapohjaisista kaukoputkeista otettujen tietojen perusteella. Proxima b todennäköisesti on kivinen koostumus samanlainen kuin maan, mutta suurempi massa. Se vastaanottaa suunnilleen saman määrän lämpöä kuin Maa saa auringolta.

Ja se tekee tästä planeetasta niin jännittävän: Se sijaitsee "asuttavissa" vyöhykkeellä ja sillä saattaa vain olla Maan kaltaisia ​​ominaisuuksia, kuten pinta, nestemäinen vesi ja – kuka tietää? – ehkä jopa ilmapiiri, jossa on ilmaisimen kemialliset elämän merkit.

NASAn TESS-tehtävä käynnistettiin huhtikuussa 2018 metsästämään muita laajasti maapallon planeettoja, mutta toisella menetelmällä. TESS etsii harvinaisia ​​himmentäviä tapahtumia, jotka tapahtuvat, kun planeetat kulkevat isäntätähteidensä edessä, estäen tähtiä. Nämä kauttakulkutapahtumat eivät osoita vain planeettojen läsnäoloa, vaan myös niiden kokoa ja kiertoratoja.

Uuden kauttakulkevan eksoplaneetan löytäminen on iso tehtävä meille kaltaisille tähtitieteilijöille, koska toisin kuin tähtien huojuntojen kautta löydettyjä, läpikulkeutuvia maailmoja voidaan tutkia edelleen niiden tiheyden ja ilmakehän koostumuksen määrittämiseksi.

Mittaamalla upotuksen syvyys kirkkaudessa ja tietämällä tähden koko, tutkijat voivat määrittää planeetan koon tai säteen.

(Kuvan luotto: NASA Ames)

Punainen kääpiö aurinko

Meille mielenkiintoisimmat eksoplaneetat ovat pienimpiä, jotka TESS pystyy havaitsemaan kiertämällä pieniä tähtiä, joita kutsutaan punaisiksi kääpiöiksi – tähtiä, joiden massa on alle puolet aurinkoomme massasta.

Jokainen näistä järjestelmistä on ainutlaatuinen. Esimerkiksi, LP 791-18 on punainen kääpiötähti, joka on 86 valovuoden päässä maapallosta ja jonka ympärillä TESS löysi kaksi maailmaa. Ensimmäinen on "supermaapallo", maata suurempi planeetta, mutta todennäköisesti silti enimmäkseen kivinen, ja toinen on "mini-Neptunus", Neptunusta pienempi, mutta kaasu- ja jäärikas planeetta. Kummallakaan näistä planeetoista ei ole vastineita aurinkokuntamme.

Tähtitieteilijöiden nykyisiä suosikkeja uusista laajasti maapallon planeetoista on LHS 3884b, polttava "kuuma maa", joka kiertää aurinkoaan niin nopeasti, että siinä voisit juhlia syntymäpäiväsi joka 11. tunti.

Taiteilijan vaikutelma eksoplaneetasta, joka kulkee punaisen kääpiötähden kautta.

(Kuvan luotto: L. Calçada / ESO)

Ei maapallomaisia ​​maailmoja vielä

Mutta kuinka maalliset ovat maapallon planeetat? Lupaus löytää lähellä olevia maailmoja yksityiskohtaisia ​​tutkimuksia varten on jo kannattavaa. Ryhmä tähtitieteilijöitä havaitsi kuuman super-maan LHS 3884b: n Hubble-avaruusteleskoopilla ja havaitsi, että planeetta oli kamala lomapaikka, ilman edes ilmapiiriä. Se on vain paljas kallio, jonka lämpötila vaihtelee yli 700 asteesta (1300 Fahrenheit) keskipäivällä lähes absoluuttiseen nollaan (-460 Fahrenheit) keskiyöllä.

TESS-operaatio rahoitettiin alun perin kahdeksi vuodeksi. Mutta avaruusalus on erinomaisessa kunnossa ja NASA laajensi äskettäin Lähetys vuoteen 2022 mennessä, tuplaamalla aikaa, jonka TESS on tarkistettava läheisiltä, ​​kirkkailta tähdeltä kauttakulkua varten.

Kuitenkin eksoplaneettojen löytäminen viileimpien tähtien – niiden, joiden lämpötila on alle noin 2700 C (4900 F) – ympärille, on edelleen haaste niiden äärimmäisen heikkouden vuoksi. Koska ultrakooliset kääpiöt tarjoavat parhaan mahdollisuuden löytää ja tutkia eksoplaneettoja, joiden koko ja lämpötila ovat samanlaiset kuin Maapallolla, muut keskittyneet planeetanhaut nousevat kohti, kun TESS lähtee.

Esimerkki TESS: stä, NASA: n kauttakulkevasta Exoplanet Survey -satelliitista

(Kuvan luotto: NASA Goddardin avaruuslentokeskus)

Maailmia, joita TESS ei löydä

Toukokuussa 2016 Belgian johtama ryhmä ilmoitti löytävänsä planetaarijärjestelmä ultrakoolisen kääpiön ympärillä he kastelivat TRAPPIST-1: n. Löytö seitsemän kauttakulkevaa maan kokoista eksoplaneettaa TRAPPIST-1 -järjestelmässä oli uraauurtava.

Se osoitti myös, kuinka pienet kaukoputket – suhteessa aikakautemme voimakkaisiin behemotteihin – voivat silti tehdä muutos löytöjä. Kärsivällisyydellä ja sinnikkyydellä TRAPPIST-kaukoputki skannasi lähellä olevat heikot, punaiset kääpiötähti Atacaman autiomaassa sijaitsevalta korkealta vuorelta peräisin olevilta ahvenilta pieniksi, merkkivaloiksi. Lopulta se havaitsi punaisen kääpiön TRAPPIST-1 -tietojen siirtymiä, joka – vaikka vain 41 valovuoden päässä – on liian heikko TESS: n neljälle 10 cm: n (4 tuuman) halkaisijalle. Sen maapallon maailmat olisivat jääneet paljastamatta, ellei TRAPPIST-ryhmän suurempi kaukoputki olisi löytänyt niitä.

Kaksi hanketta on vauhdittanut peliä etsimällä maan ulkopuolelle ehdokkaita lähellä olevien punaisten kääpiöiden ympärille. SPECULOOS-joukkue asensi neljä robottiset kaukoputkea – myös Atacama-autiomaassa – ja yhden pohjoiselle pallonpuoliskolle. Exoearth-etsintä- ja tutkimusverkosto – EDEN-projekti – käyttää yhdeksää kaukoputkea Arizonassa, Italiassa, Espanjassa ja Taiwanissa tarkkailemaan punaisia ​​kääpiötähteitä jatkuvasti.

SPECULOOS- ja EDEN-kaukoputket ovat paljon suurempia kuin TESS: n pienet linssit ja ne voivat löytää tähtiä ympäröivät planeetat, jotka ovat liian heikkoja TESS: n tutkimiseksi, mukaan lukien jotkut meitä lähinnä olevista läpikulkevista maapallon planeetoista.

Tämän taiteilijan konsepti osoittaa, miltä TRAPPIST-1-planeettajärjestelmä voi näyttää, perustuen käytettävissä oleviin tietoihin planeettojen halkaisijoista, massoista ja etäisyyksistä isäntätähdestä helmikuusta 2018 alkaen.

(Kuvan luotto: NASA / JPL-Caltech)

Uusien maailmojen vuosikymmen

Seuraava vuosikymmen muistetaan todennäköisesti ajankohtana, jolloin avasimme silmämme muiden maailmojen uskomattomaan monimuotoisuuteen. TESS löytyy todennäköisesti välillä 10 000 ja 15 000 eksoplaneetan ehdokasta vuoteen 2025 mennessä. Vuoteen 2030 mennessä Euroopan avaruusjärjestön GAIA ja PLATON operaatioiden odotetaan löytävän vielä 20 000-35 000 planeettaa. GAIA etsii planeettojen tuomia tähtihäiriöitä, kun taas PLATO etsii planeettojen kauttakulkuja kuten TESS.

Kuitenkin jopa tuhansien pian löydettävien planeettojen joukossa aurinkokuntamme lähinnä olevat eksoplaneetit pysyvät erikoisina. Monet näistä maailmoista voidaan tutkia erittäin yksityiskohtaisesti – mukaan lukien elämän merkien etsiminen. Lähimpien maailmojen löytöt edustavat myös tärkeitä askeleita ihmiskunnan edistymisessä tutkimalla sitä maailmankaikkeutta, jossa elämme. Kartoitettuaan oman planeettamme ja sitten aurinkokunnan, siirrymme nyt läheisiin planeettajärjestelmiin. Ehkä jonain päivänä Proxima b tai toinen läheisen maailman astronomit eivät ole vielä löytäneet, ovat kohde tähtienvälisille koettimille, kuten Projekti Starshottai jopa miehitetyt tähtilaivat. Mutta ensin meidän on laitettava nämä maailmat kartalle.

Tämä artikkeli on julkaistu The Conversation -ohjelmasta Creative Commons -lisenssillä. Lue alkuperäinen artikkeli.

Seuraa kaikkia Expert Voices -kysymyksiä ja keskusteluja – ja tule osaksi keskustelua Facebook ja Viserrys. Esitetyt näkemykset ovat tekijän mielipiteitä, eivätkä välttämättä heijasta kustantajan näkemyksiä.

Kaikki koskien avaruuslomaa 2019

(Kuvaluotto: All About Space)