NASA TESS-missie: wat u moet weten over het zoeken naar exoplaneten

Eeuwenlang hebben menselijke wezens zich afgevraagd over de mogelijkheid dat andere aardkringen om verre sterren draaien. Misschien zouden sommige van deze buitenaardse wezens vreemde levensvormen bevatten of unieke en veelzeggende geschiedenissen of toekomstbeelden hebben. Maar het was pas in 1995 dat astronomen de eerste planeten zagen cirkelen rond zonachtige sterren buiten ons zonnestelsel.

Vooral in het laatste decennium groeide het aantal planeten waarvan bekend is dat het om verre sterren draait van minder dan 100 tot ruim 2.000, met nog eens 2.000 mogelijke planeten in afwachting van bevestiging. De meeste van deze nieuwe ontdekkingen zijn het gevolg van een enkele onderneming - de Kepler-missie van NASA.

Kepler is een ruimtevaartuig met een telescoop van 1 meter die een 95-megapixel digitale camera ter grootte van een bakplaat verlicht. Het instrument ontdekte kleine variaties in de helderheid van 150.000 verre sterren, op zoek naar het veelbetekenende teken van een planeet die een deel van het sterrenlicht blokkeert terwijl het door de kijklijn van de telescoop loopt. Het is zo gevoelig dat het een vlieg kan detecteren die rond een enkele straatlantaarn in Chicago zoemt vanuit een baan boven de aarde. Het kan sterren zien schudden en trillen; het kan stervlekken en fakkels zien; en in gunstige situaties kan het planeten zien die zo klein zijn als de maan.

De duizenden ontdekkingen van Kepler zorgden voor een revolutie in ons begrip van planeten en planetaire systemen. Nu is het ruimtevaartuig echter opraken van zijn hydrazine-brandstof en is officieel met pensioen gegaan. Gelukkig voor planeetjagers begon de NASA-missie in april met de lancering van de exoplaneet-zoektocht.

Kepler's geschiedenis

De Kepler-missie werd begin jaren tachtig bedacht door NASA-wetenschapper Bill Borucki, met latere hulp van David Koch. In die tijd waren er geen bekende planeten buiten het zonnestelsel. Kepler werd uiteindelijk verzameld in de jaren 2000 en gelanceerd in maart 2009. Ik kwam in 2008 bij het Kepler Science Team (als een rookneus met grote ogen), uiteindelijk co-voorzitter van de groep die de bewegingen van de planeten met Jack Lissauer bestudeerde.

Oorspronkelijk was de missie gepland om drie en een half jaar mee te gaan met mogelijke uitbreidingen zolang de brandstof, of de camera, of het ruimteschip duurde. Naarmate de tijd verstreek, begonnen delen van de camera te falen, maar de missie is blijven bestaan. In 2013, toen twee van de vier stabiliserende gyro's (technisch gezien 'reactiewielen') stopten, eindigde de oorspronkelijke Kepler-missie echter effectief.

Zelfs toen, met wat vindingrijkheid, kon NASA gereflecteerd licht van de zon gebruiken om het ruimteschip te sturen. De missie werd herkend als K2 en bleef planeten vinden voor nog een half decennium. Nu de brandstofmeter bijna leeg is, worden de activiteiten van de planeetjacht afgebouwd en wordt het ruimtevaartuig op drift achtergelaten in het zonnestelsel. De laatste catalogus van planeetkandidaten van de oorspronkelijke missie werd eind vorig jaar voltooid en de laatste observaties van K2 worden afgerond.

Kepler's Science

Uitpersen welke kennis we kunnen uit die gegevens zal nog jarenlang blijven bestaan, maar wat we tot nu toe hebben gezien, heeft wetenschappers over de hele wereld verbaasd.

We hebben enkele planeten gezien die in slechts enkele uren in een baan rond hun gastheersterren cirkelen en zo heet zijn dat de opperste rots verdampt en achter de planeet verdwijnt als een komeetstaart. Andere systemen hebben planeten zo dicht bij elkaar dat als je op het oppervlak van één zou staan, de tweede planeet groter zou zijn dan 10 volle manen. Eén systeem zit zo vol met planeten dat acht van hen dichter bij hun ster staan ​​dan de aarde voor de zon. Velen hebben planeten en soms meerdere planeten, die rond de bewoonbare zone van hun gastheerster draaien, waar vloeibaar water op hun oppervlak kan bestaan.

Zoals met elke missie, kwam het Kepler-pakket met afwegingen. Het moest naar een enkel deel van de hemel staren, om de 30 minuten knipperend, gedurende vier achtereenvolgende jaren. Om voldoende sterren te bestuderen om zijn metingen te kunnen uitvoeren, moesten de sterren behoorlijk ver weg zijn - net als wanneer je midden in een bos staat, staan ​​er meer bomen verder van je af dan vlak naast je. Verre sterren zijn zwak en hun planeten zijn moeilijk te bestuderen. Inderdaad, een uitdaging voor astronomen die de eigenschappen van Kepler-planeten willen bestuderen, is dat Kepler zelf vaak het beste instrument is om te gebruiken. Gegevens van hoge kwaliteit van telescopen op de grond vereisen lange observaties van de grootste telescopen - waardevolle bronnen die het aantal planeten dat kan worden waargenomen beperken.

We weten nu dat er minstens net zoveel planeten in de melkweg zijn als er sterren zijn, en veel van die planeten zijn behoorlijk verschillend van wat we hier in het zonnestelsel hebben. Het leren van de karakteristieken en persoonlijkheden van de grote verscheidenheid aan planeten vereist dat astronomen degenen onderzoeken die dichter bij heldere sterren staan, waar meer instrumenten en meer telescopen kunnen worden gebruikt.

Voer TESS in

NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite-missie, geleid door MIT's George Ricker, is op zoek naar planeten met dezelfde detectietechniek die Kepler gebruikte. De baan van TESS, in plaats van in de buurt van de zon te zijn, heeft een nauwe relatie met de maan: TESS draait om de aarde tweemaal per baan om de maan. Het waarnemingspatroon van TESS, in plaats van naar een enkel deel van de hemel te staren, zal bijna de hele hemel scannen met overlappende beeldvelden (net als de bloembladen op een bloem).

Gegeven wat we van Kepler hebben geleerd, verwachten astronomen dat TESS duizenden andere planetaire systemen zal vinden. Door de hele hemel te onderzoeken, zullen we systemen vinden die 10 keer dichter bij de sterren cirkelen en 100 keer helderder dan die gevonden door Kepler - het openen van nieuwe mogelijkheden voor het meten van massa's en dichtheden van de planeet, het bestuderen van hun atmosfeer, het karakteriseren van hun gastheren en het vaststellen van de volledige aard van de systemen waarin de planeten verblijven. Deze informatie zal ons op zijn beurt meer vertellen over de geschiedenis van onze eigen planeet, hoe het leven kan zijn begonnen, welk lot we hebben vermeden en welke andere paden we hadden kunnen volgen.

De zoektocht naar onze plek in het universum gaat verder wanneer Kepler zijn been van de reis voltooit en TESS het stokje overneemt.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation door Jason Steffen. Lees hier het originele artikel.