NASA TESS Mission: Vad man ska veta om sökandet efter exoplanets

I århundraden har människor undrat sig om möjligheten för andra jordar som kretsar i avlägsna stjärnor. Kanske skulle några av dessa främmande världar ha underbara former av liv eller ha unika och berätta historier eller futures. Men det var först 1995 som astronomer upptäckte de första planeterna som kretsade solliknande stjärnor utanför vårt solsystem.

Under det senaste decenniet ökade antalet planeter som kändes för att cirkulera avlägsna stjärnor från 100 till över 2 000, med ytterligare 2 000 troliga planeter i väntan på bekräftelse. De flesta av dessa nya upptäckter beror på en enda strävan - NASAs Kepler-uppdrag.

Kepler är ett rymdfarkoster som rymmer ett 1 meter teleskop som upplyser en 95-megapixel digital kamera, storleken på ett kakan. Instrumentet upptäckte små variationer i ljusstyrkan på 150 000 avlägsna stjärnor, och letade efter en planetens telltale tecken som blockerar en del av stjärnljuset när det passerar över teleskopets synfält. Det är så känsligt att det kan upptäcka en flygning som surrar runt ett enda gatubelysning i Chicago från en omlopp ovanför jorden. Det kan se stjärnorna skaka och vibrera; det kan se stjärnor och fläckar; och i gynnsamma situationer kan det se planeter så små som månen.

Keplers tusen upptäckter revolutionerade vår förståelse av planeter och planetsystem. Nu har rymdfarkosten dock slutat sin hydrazinbränsle och officiellt inskriven pension. Lyckligtvis för planetjägare, lanserade NASAs TESS-uppdrag i april och tar över exoplanetsökningen.

Keplers historia

Kepler-uppdraget utformades i början av 1980-talet av NASA-forskaren Bill Borucki, med senare hjälp från David Koch. Vid tiden fanns inga kända planeter utanför solsystemet. Kepler byggdes så småningom på 2000-talet och lanserades i mars 2009. Jag gick med i Kepler Science Team 2008 (som en storögd rookie), med tiden som ordförande för gruppen som studerade planets rörelser med Jack Lissauer.

Ursprungligen var uppdraget planerat att vara i tre och ett halvt år med möjliga förlängningar så länge bränslet eller kameran eller rymdfarkosten varade. När tiden gick, började delar av kameran att misslyckas, men uppdraget har fortsatt. Emellertid, 2013, när två av sina fyra stabiliserande gyros (tekniskt "reaktionshjul") upphörde, upphörde det ursprungliga Kepler-uppdraget effektivt.

Även då, med någon uppfinningsrikedom, kunde NASA använda reflekterat ljus från solen för att hjälpa till att styra rymdfarkosten. Uppdraget blev rechristened som K2 och fortsatte att hitta planeter för ytterligare ett halvt decennium. Nu, med bränslemätaren i närheten av tomt, går planetjaktens verksamhet ned och rymdfarkosten lämnas i solsystemet. Den slutliga katalogen av planetkandidater från det ursprungliga uppdraget slutfördes i slutet av förra året, och de sista observationerna av K2 sätter upp.

Kepler Science

Krama vilken kunskap vi kan från dessa data kommer att fortsätta under de kommande åren, men vad vi hittills sett har förvånat vetenskapsmän över hela världen.

Vi har sett några planeter som kretsar om sina värdstjärnor om några timmar och är så heta att ytan rockar förångar och springer bakom planeten som en komets svans. Andra system har planeter så nära varandra att om du skulle stå på ytan av en, skulle den andra planeten visa sig större än 10 fullmånar. Ett system är så förpackat med planeter att åtta av dem är närmare stjärnan än jorden är mot solen. Många har planeter, och ibland flera planeter, som kretsar in i deras värdstatens beboeliga zon, där flytande vatten kan existera på sina ytor.

Som med alla uppdrag kom Kepler-paketet med kompromisser. Det behövde stirra på en enda del av himlen, blinkande var 30: e minut, i fyra raka år. För att kunna studera tillräckligt många stjärnor för att göra sina mätningar, måste stjärnorna vara ganska avlägsna - precis som när man står mitt i en skog finns det fler träd längre än dig bredvid dig. Avlägsna stjärnor är svaga, och deras planeter är svåra att studera. En utmaning för astronomer som vill studera Kepler-planets egenskaper är faktiskt att Kepler själv ofta är det bästa instrumentet att använda. Högkvalitativa data från markbaserade teleskop kräver långa observationer på de största teleskoparna - värdefulla resurser som begränsar antalet planeter som kan observeras.

Vi vet nu att det finns minst lika många planeter i galaxen som det finns stjärnor, och många av dessa planeter är ganska annorlunda vad vi har här i solsystemet. Att lära kännetecknen och personligheterna hos den stora variationen av planeter kräver att astronomer utforskar dem som kretsar ljusare och närmare stjärnor där fler instrument och fler teleskop kan bäras.

Ange TESS

NASAs Transiting Exoplanet Survey Satellite Mission, ledd av MITs George Ricker, söker efter planeter med samma detekteringsteknik som Kepler använde. TESS 'omlopp, snarare än att vara runt solen, har ett nära förhållande till månen: TESS kretsar jorden två gånger för varje lunarbana. TESS 'observationsmönster, snarare än att stirra på en enda del av himlen, kommer att skanna nästan hela himlen med överlappande synfält (ungefär som kronblad på en blomma).

Med tanke på vad vi lärde oss från Kepler, väntar astronomer TESS att hitta tusentals planetsystem. Genom att kartlägga hela himlen hittar vi system som kretsar stjärnor 10 gånger närmare och 100 gånger ljusare än de som Kepler fann - öppnar nya möjligheter att mäta planetmassor och densiteter, studerar atmosfären, karaktäriserar värdstjärnorna och etablerar sig fullt ut naturen hos de system där planeterna bor. Denna information kommer i sin tur att berätta mer om vår egen planetens historia, hur livet kan ha börjat, vilka öden vi undvikit och vilka andra vägar vi kunde ha följt.

Uppdraget att hitta vår plats i universum fortsätter som Kepler avslutar sitt ben av resan och TESS tar stafetten.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation av Jason Steffen. Läs den ursprungliga artikeln här.