Kepler űrtávcső

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Kepler űrtávcső
Kepler (spacecraft).jpg

Ország  Egyesült Államok
Űrügynökség NASA NASA
Gyártó Ball Aerospace & Technologies Corporation
Tudományos vezető William Borucki
Összköltség 530 millió USD (építés)
60 millió USD (működtetés)
Típus Űrtávcső
Küldetés
Indítás dátuma 2009. március 7. 03:49 UTC[1]
Indítás helye Kennedy Űrközpont LC–17B
Hordozórakéta Delta II
Élettartam 4 év
Tömeg 1039 kg
Pályaelemek
Pálya Nap körüli
Pályamagasság 1,01319 CsE
Excentricitás 0,03188
Periódus 372,5 nap

COSPAR azonosító 2009-011A
SCN 34380
A Kepler űrtávcső weboldala
Feed-icon.svg RSS hírek: [1]
A Kepler űrtávcső felépítése
A Kepler űrtávcső metszete
A 42 CCD-ből álló érzékelő, melyek láthatóan íves felületen vannak elhelyezve, a Schmidt-távcső nem sík leképzésének megfelelően

A Kepler űrtávcső a Discovery-program keretében épített űrtávcső. Exobolygók után kutat fedési módszerrel, az égbolt egy előre kiválasztott területén, a Cygnus (Hattyú) és a Lyra (Lant) csillagképek határán. Az 1,4 méter átmérőjű, 95 centiméteres korrekciós lencsével felszerelt, 105 négyzetfokos látómezejű Schmidt-távcsövére szerelt 42 CCD (egyenként 2200×1024 pixel, összesen 95 megapixel felbontással) mintegy 170 ezer, 9-15 magnitúdós fősorozati csillag fényességét méri (mintegy 0,00001 magnitúdós pontossággal) a tervek szerint három és fél évig, hogy észlelje a fénycsökkenést, amikor egy bolygó elhalad a csillaga előtt. A felfedezhető bolygók legkisebb tömege mintegy 0,5 földtömeg, a csillagtól mért legnagyobb távolságuk 1 CsE. A kutatók több száz bolygó felfedezésére számítanak, amik közül akár tucatnyi földszerű bolygó észlelése lehetséges.

Indítására, többszöri halasztást követően 2009. március 7-én 03:49-kor (UTC) került sor, ezután Nap körüli, a Földet követő pályára állt, hogy a Föld ne zavarja a megfigyelésekben.[2]

A küldetés[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A március 7-ei indítás

A Kepler feladata annak meghatározása, hogy a Tejútrendszerben a földszerű bolygók mennyire gyakoriak a csillagok körüli lakható zónán belül, ahol a földihez hasonló élet lehetséges. Az általa talált földszerű bolygók számából már komoly következtetést lehet levonni ezek gyakoriságára, amennyiben egyet sem talál, akkor az ilyen bolygók, és ezzel együtt a földön kívüli élet is nagyon ritka lehet galaxisunkban, egy tucat, vagy annál több földszerű bolygó felfedezése esetén ez a bolygótípus viszont közönségesnek tekinthető, így az élet számára is viszonylag sok hely lehetséges. A Drake-formula egyik tényezője is a Tejútrendszerben egy időben létező, életre alkalmas bolygók száma, erre a Kepler segítségével viszonylag pontos becslés adható.

A program tudományos eredménye komolyan befolyásolhatja az űrkutatás jövőjét is, sok, potenciálisan érdekes bolygó felfedezése ugyanis igényt teremthet a megfigyelésükre alkalmas, nagyobb méretű űrtávcsövekre, emellett megváltoztathatja a világűrrel kapcsolatos gondolkodást is.[3]

Az űrtávcsővel felfedezett bolygók mennyiségi és minőségi eloszlása segít a bolygókeletkezés megértésében. A földi távcsövekkel ugyanis csak a legnagyobb, Jupiter-méretű bolygók korlátozott számú felfedezésére van lehetőség, a Kepler ezzel szemben viszonylag sok, kisebb méretű bolygót is találhat - ha ezek léteznek.

Az exobolygók megnyugtató felfedezéséhez az áthaladáskor jelentkező, elhanyagolható mértékű (legalább 0,01%-os) fénycsökkenést legalább háromszor kell észlelni (azaz legalább két periódust végig kell észlelni, hogy a második periódus hosszának egyezésével kimutatható legyen a fedések rendszeressége.) A megfigyelési időszakot elképzelhető, hogy hat évre hosszabbítják (a fedélzetén lévő üzemanyag ennyi ideig elegendő), így akár három éves keringési periódusú bolygók is felfedezhetőek, bár ilyen távolságban annak esélye, hogy a bolygó a csillag korongja előtt haladjon el, elenyésző.

A Cygnus és a Lyra határán lévő égterület kiválasztásában fontos szerepe van annak, hogy ez viszonylag távol esik az ekliptikától, így az állatövi fény, amely az ekliptika mentén a legerősebb, kevéssé fogja zavarni a fénymérések pontosságát. A Kuiper-öv kisbolygói is kevéssé fogják zavarni az észleléseket, ezek az exobolygókéhoz hasonló fedéseket okozhatnak. A CCD-mátrix kialakítása olyan, hogy a megfigyelt égterület legfényesebb (már túl fényes) csillagainak képe a CCD-k közötti részre esik, és nem zavarja a működést. Az égterület kiválasztásában szerepe volt annak is, hogy a Tejút ezen részén csoportosuló csillagok ugyanolyan messze vannak galaxisunk középpontjától, mint a Nap, azaz ha a galaktikus lakható övezet elmélete igaz, akkor a megfigyelt égterület ebbe beleesik.

Az űrtávcsövet az exobolygó-keresésen kívül asztroszeizmológiai mérésekre is felhasználják, a csillagok belsejében keletkező hanghullámok elemzésével számos csillag belső felépítéséről lehet hasonló ismereteket szerezni, mint a Földről a szeizmológia segítségével.[4][5]

Az észlelések menete[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A távcső fedélzetén lévő CCD-k pixeleit hat másodpercenként olvassák ki (különben telítődnének), és pixelenként 1 vagy 30 percenként integrálják egy-egy fényességadattá. A távcső beérkezett adatait a műhold fedélzetén tárolják, és havonta egyszer sugározzák le a Földre (ez néhány óráig tart, a távcső, mivel az irányított antenna a tömeg- és költségcsökkentés miatt fixen van ráépítve, másfelé néz, és nem észlel közben). Ezt követően földi megfigyelésekkel, elsősorban a Keck Obszervatórium HIRES spektrométerével,[6] radiálissebesség-módszerrel szűrik ki az egyéb okok (csillagfoltok, kettőscsillagok, változócsillagok) miatt fényességet változtató objektumokat. A távcső felfedezéseit előreláthatóan évente egyszer, minden év elején publikálják.[7] A távcső a megfigyelési időszak alatt folyamatosan az ég egyazon pontjára néz, a csillagos éghez képest változatlanul áll. Mivel a Nap körüli keringéskor így mindig más oldala lenne napfénynek kitéve, ezért negyedévente (a napéjegyenlőségek és a napfordulók idején) egyszer a hossztengelye körül 90 fokkal elforgatják, így a napelemek állandóan napon, a hőleadó radiátorok pedig árnyékban lehetnek.

A program története[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A HAT–P–7 bolygójának elsődleges és másodlagos fedéséből, valamint fázisának változásából eredő fényességváltozások diagramja

A jelenlegi program tudományos vezetője, William Borucki már 1984-ben javasolta az exobolygó-kutatást űrtávcsövekkel. A kapcsolódó alapkutatásokat 1998-ban kezdték meg, a Discovery-program tizedik küldetéseként 2001-ben kezdődött meg a program tényleges megvalósítása.

A startra, többszöri halasztás után, 2009. március 7-én hajnalban (Amerikában 6-án éjjel) került sor, körülbelül egy óra múlva a műhold levált a hordozórakéta utolsó fokozatáról.[8] Ezután mintegy két hónapos tesztelési és kalibrálási fázis kezdődött. Miután meggyőződtek a rendszerek működőképességéről,[2] április 8-án ledobták a távcső nyílását lezáró védőfedelet,[9] majd másnap az első képeket is elkészítették a látómező csillagairól, egyelőre kalibrációs céllal.[10]

A távcső a kiválasztott égterület megfigyelését május 13-án kezdte meg.[11] Augusztusban bemutatták a távcső látómezejében lévő HAT–P–7 fénygörbéjét, ezen az elsődleges és a másodlagos fedés mellett a rendszer bolygójának fázisváltozásaiból adódó fényességváltozás is látszott, az így elért pontosság, noha a távcsőhöz fejlesztett végleges szoftverek még nem állnak rendelkezésre, már megközelíti a Föld tulajdonságaival megegyező bolygók felfedezéséhez szükséges értéket, ennek mintegy másfélszerese.[12][13][14]

A távcső működésével kapcsolatos problémák[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A Kepler űrtávcső elektronikájával kapcsolatban több, kisebb probléma is felmerült. 2009 őszére derült ki, hogy a CCD-k jeleit feldolgozó elektronika erősítői a tervezettnél nagyobb zajjal működnek, ami miatt az adatok feldolgozása bonyolultabbá vált (összetettebb szoftverekre van szükség az adatok megfelelő pontosságú feldolgozásához, ez idő- és költségigényes).[15] Részben erre hivatkozva az első eredmények közzétételét 2010 júniusáról 2011 februárjára halasztották.[16] A működés első kilenc hónapjában a távcső összesen négyszer kapcsolt biztonsági üzemmódba, emiatt eddig összesen 12 napnyi észlelés veszett oda.[17]

Az első eredmények[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

2010. január 4-én ismertették a program első eredményeit, az első 43 nap adatsorainak elemzésével öt forró jupiter típusú exobolygót fedeztek fel, melyeket a Kepler 4 b, 5 b, 6 b, 7 b és 8 b nevekkel láttak el.[18] Az összesen 177 bolygógyanús fedési eseményből 50-et választottak ki a Keck I távcsővel, radiálissebeség-módszerrel végzett követő észlelésekre, 5 esetben sikerült megerősíteni a bolygó meglétét.[19] A becslések szerint a 177 jelölt 24-62%-a (43, illetve 110) lehet ténylegesen exobolygó.[20]

Kapcsolódó szócikkek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Külső hivatkozások[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Magyar oldalak[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Külföldi oldalak[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Kepler űrtávcső témájú médiaállományokat.

Lábjegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Mission Set Database - Launches (angol nyelven). (Hozzáférés: 2008. szeptember 29.)
  2. ^ a b Malik, Tariq: Kepler Spacecraft Blasts Off to Hunt Earth-Like Worlds (angol nyelven). SPACE.com, 2009. március 6. (Hozzáférés: 2009. március 7.)
  3. Leonard, David: How NASA's Kepler Will Seek Out Strange New Worlds (angol nyelven). SPACE.com, 2009. március 4. (Hozzáférés: 2009. március 6.)
  4. Szabó, Róbert: Csillagrezgések kutatása a Kepler űrtávcsővel. Hírek.csillagászat.hu, 2009. március 2. (Hozzáférés: 2009. március 2.)
  5. Kepler Asteroseismic Science Consortium (angol nyelven). (Hozzáférés: 2009. március 6.)
  6. Keck Compliments Kepler (angol nyelven). Astrobiology Magazine, 2009. március 13. (Hozzáférés: 2009. március 14.)
  7. Bortman, Henry: Finding Earth’s Twin: No Easy Task (angol nyelven). Astrobiology Magazine, 2009. március 2. (Hozzáférés: 2009. március 2.)
  8. DeVore, Edna: Excitement Builds for Kepler Planet-Hunting Mission (angol nyelven). SPACE.com, 2009. február 26. (Hozzáférés: 2009. március 2.)
  9. DeVore, Edna: Planet-Hunting Kepler Telescope Lifts Its Lid (angol nyelven). SPACE.com, 2009. április 9. (Hozzáférés: 2009. április 13.)
  10. NASA's Kepler Captures First Views of Planet-Hunting Territory (angol nyelven). NASA, 2009. április 16. (Hozzáférés: 2009. április 16.)
  11. Let the Planet Hunt Begin (angol nyelven), 2009. május 13. (Hozzáférés: 2009. május 20.)
  12. NASA's Kepler Spies Changing Phases on a Distant World (angol nyelven). NASA, 2009. augusztus 6. (Hozzáférés: 2009. augusztus 6.)
  13. Szabó, Róbert: Szenzációsak a Kepler űrtávcső első eredményei. Hírek.csillagászat.hu, 2009. augusztus 7. (Hozzáférés: 2009. augusztus 7.)
  14. Kereszturi, Ákos: Magyar felfedezésű bolygón tesztelték a földkereső szupertávcsövet. [Origo] Világűr, 2009. augusztus 7. (Hozzáférés: 2009. augusztus 7.)
  15. Werner, Debra: Kepler’s Search for Small Worlds Hampered by Noisy Electronics (angool nyelven). Space News, 2009. november 6. (Hozzáférés: 2010. április 17.)
  16. lacalaca: Visszatarthatják a Kepler adatokat. Knights of Cydonia Region, 2010. április 17. (Hozzáférés: 2010. április 17.)
  17. Hunter, Roger: Kepler Mission Manager Update (angol nyelven). NASA, 2010. február 8. (Hozzáférés: 2010. április 17.)
  18. http://www.nasa.gov/mission_pages/kepler/news/top_story_contd.html NASA’s Kepler Space Telescope Discovers its First Five Exoplanets 2010-01-04
  19. Kepler’s first crop (angol nyelven). systemic, 2010. január 4. (Hozzáférés: 2010. január 5.)
  20. Title: The Kepler Follow-up Observation Program (angol nyelven). astro-ph, 2010. január 3. (Hozzáférés: 2010. január 5.)