Фото кеплер телескоп: Телескоп «Кеплер» прислал последние фотографии перед «смертью»

Телескоп «Кеплер» обнаружил планету, похожую на Юпитер, на рекордном расстоянии в 17 000 световых лет от Земли

Его дозор окончен.

Какими открытиями нам запомнился космический телескоп «Кеплер»

Телескоп «Кеплер», художественное изображение

© NASA/Wendy Stenzel/Daniel Rutter

30 октября NASA объявило, что у космического телескопа «Кеплер» наконец закончилось топливо и он прекращает работу, оставшись на безопасной и далекой от Земли орбите. «Кеплер» стал первой космической обсерваторией, предназначенной для поиска планет за пределами Солнечной системы. Корреспондент «Чердака» вспоминает открытия, совершенные с помощью легендарного телескопа.

С пятой попытки

Немецкий астроном, математик и физик Иоганн Кеплер и мечтать не мог о том, чтобы изучать миры за пределами Солнечной системы. Он жил во времена, когда еще не было достоверно доказано, что Земля не центр мироздания. Ученые колебались между геоцентрической моделью Птолемея и гелиоцентрической моделью Коперника. Сам Кеплер немало способствовал утверждению последней, выяснив, что планеты вращаются не по круглым, как считалось ранее, а по эллиптическим орбитам и замедляют движение, удаляясь от Солнца. Кроме того, сделав ряд открытий в оптике, Кеплер в 1611 году усовершенствовал телескоп Галилея и увеличил его поле зрения, заменив рассеивающую линзу собирающей. За эти заслуги четыре столетия спустя, когда скромное место Земли во Вселенной было многократно доказано, именем немецкого ученого был назван телескоп для поиска планет, вращающихся вокруг собственных звезд, бесконечно далеких от нас.

В 1983 году планетолог NASA Уильям Боруки начал разработку идеи о поиске планет, похожих на Землю, за пределами Солнечной системы. В основе идеи были периодические спады видимого блеска наблюдаемых телескопами звезд. Эти спады выглядели как аккуратные «провалы» на соответствующих графиках светимости. Гипотеза Боруки была в том, что эти «провалы» вызваны прохождением планеты на фоне звездного диска. Чем глубже «провал», тем больше планета. Техника поиска планет таким способом получила название транзитной фотометрии, а Боруки начал работу над высокоточными детекторами света — фотометрами.

Описание

Как «Кеплер» «смотрит» на мир. NASA/Ames/J. Jenkins

Четыре раза ученый предлагал NASA проект по поиску дальних планет с помощью фотометров, но только пятая попытка увенчалась успехом: в 2001 году  космическое агентство одобрило миссию Kepler для поиска звездных систем с близкими по размерам к Земле планетами в обитаемой зоне. То есть таких, где может существовать жидкая вода и, возможно, жизнь.

6 марта 2009 года телескоп «Кеплер», оснащенный сверхчувствительным фотометром и цифровыми камерами был выведен на гелиоцентрическую орбиту. Спустя месяц он начал наблюдения, нацелившись на участок звездного неба в созвездиях Лиры и Лебедя. В поле его зрения находилось 4,5 миллиона звезд, из которых он почти непрерывно наблюдал 170 000, фиксируя изменения в их свечении. Таким образом Кеплер стал первой миссией NASA по поиску землеподобных планет у далеких звезд.

»

Уже через год были объявлены первые результаты: «Кеплер» обнаружил пять экзопланет, которые оказались газовыми гигантами наподобие Юпитера и получили название Kepler-4b, -5b, -6b, -7b и -8b. С тех пор почти все открытые телескопом планеты назывались в его честь и, соответственно, в честь немецкого исследователя.

Основная программа была рассчитана на 3,5 года. 12 мая 2013 года телескоп вышел из строя.  Из-за отказа двух гироскопов орбитальная обсерватория потеряла возможность разворачиваться в нужном направлении и поддерживать ориентацию с высокой точностью, после чего наблюдения фактически прекратились. Команда телескопа начала искать выход из положения и нашла: теперь поле обзора телескопа меняли каждые три месяца, поворачивая телескоп при помощи двигателей. Таким образом, в мае 2014 года миссия «Кеплера» под названием «К2» возобновилась, а количество наблюдаемых звезд возросло до 500 000. Телескоп прослужил вдвое дольше и за все время своего существования преподнес ученым множество открытий.

В поисках второй Земли

До «Кеплера» было неясно, настолько ли уникальна Солнечная система, располагающая восемью планетами. Наблюдения космического телескопа показали, что Млечный Путь планетами буквально кишит. И среди них оказалось множество интересных экземпляров с непохожими судьбами.

Так, в 200 световых годах от Земли «Кеплер» обнаружил планету Kepler-16b в системе двойной звезды. С нее можно было бы увидеть прекрасные двойные закаты, как на планете Татуин из киноэпопеи «Звездные войны», но, к сожалению, планета, по-видимому, представляет собой холодный газовый гигант размером с Сатурн вне обитаемой зоны и без какой-либо твердой поверхности, с которой кто-либо мог бы любоваться сразу двумя звездами. Зато наблюдения «Кеплера» подтвердили само существование подобного класса планетных систем.

Описание

Художественное изображение того, как выглядит Kepler-16b, что обращается сразу вокруг двух звезд. NASA/JPL-Caltech/R. Hurt

Первую каменную планету телескоп обнаружил в 2011 году — ее назвали Kepler-10b. Она расположена в 20 раз ближе к своей звезде Kepler-10, чем Меркурий к Солнцу, а год на ней длится менее одного земного дня. Планета в 4,6 раза тяжелее Земли и имеет плотность вещества 8,8 грамма на кубический сантиметр, так что, вероятно, состоит из железа. Но, поскольку на планете очень жарко, железо, вероятнее всего, находится в жидком состоянии. Маленький мир сплошной раскаленной лавы.

В 2015 году Кеплер разглядел в созвездии Девы белый карлик — мертвую звезду, убивающую, точнее испаряющую, свою планету. Такой вывод ученые сделали по странному графику светимости.

Описание

Художественное изображение того, как белый карлик WD 1145+17 испаряет тело на своей орбите. CfA/Mark A. Garlick

Обычные планеты, проходя мимо своей звезды и снижая ее светимость, образуют на графике хорошо видимый провал с двумя одинаково отвесными «берегами». Здесь же один «берег» был ассиметричным, гораздо более пологим и удлиненным, что указывало на наличие у планеты хвоста наподобие кометного. Кроме того, белые карлики из-за высокой гравитации имеют довольно однородный состав поверхности — там только легкие элементы вроде гелия и водорода. Но ранее ученые обнаруживали в оболочках этих мертвых звезд и более тяжелые элементы — кальций, кремний и железо. Два этих факта и натолкнули ученых на мысль, что белые карлики могут испарять планеты, пережившие их взрыв, и засасывать с их поверхности тяжелые элементы, которые и «загрязняют» звездную поверхность.

Описание

Красная кривая — спад блеска звезды при затмении его обычной планетой. Синяя, построенная по данным «Кеплера» (черные точки), соответствует планете, за которой тянется размазанный хвост из испаренной материи. Изображение: NASA.

В том же году «Кеплер» нашел в созвездии Лиры в 117 световых годах от Земли пять маленьких и очень древних планет в системе Kepler-444, красного карлика. Размерами они не превышают Венеру, и все вращаются очень близко к своей звезде, совершая полный оборот менее чем за 10 земных дней.  Сформировалась эта система 11,2 миллиарда лет назад, раньше, чем большинство звезд в Млечном Пути.

Этим же телескопом открыта система Kepler-90, похожая на Солнечную систему в том смысле, что в ней тоже есть маленькие каменные планеты близко от звезды и газовые гиганты далеко от нее, что наталкивает на мысль об одних и тех же законах формирования подобных систем. Правда, и эта система в целом много меньше нашей: все планеты вращаются в пределах орбиты Венеры.

Описание

Сравнение системы Kepler-90 с Солнечной. При этом звезда Kepler-90 даже ярче Солнца, так что на всех этих планетах должно быть очень жарко. Иллюстрация: NASA/Ames Research Center/Wendy Stenzel

Конечно, заветная мечта астрономов — обнаружить Землю-2. Пока эти попытки не увенчались успехом, но кое-какие результаты достигнуты. В 2014 году «Кеплер» впервые обнаружил планету размерами не более чем на 10% больше Земли и расположенную в обитаемой зоне звезды. Правда, ни ее масса, ни состав, ни плотность вещества неизвестны, а сама она находится в 500 световых годах от Земли в созвездии Лебедя.

Всего к 2017 году «Кеплер» обнаружил 219 похожих на Землю планет. Из них десять могут быть даже обитаемыми, во всяком случае они находятся в зоне обитаемости и имеют сопоставимые с Землей размеры. Но вопрос наличия на них воды остается открытым, что только подстегивает энтузиазм искателей экзопланет.

Множество миров

В отличие от земных телескопов, которые могут работать только по ночам и когда небо чистое, «Кеплер» дал ученым возможность непрерывно наблюдать за звездами месяцами. За почти 10 лет своей работы «Кеплер» открыл более 2500 экзопланет, посмотрел на 530 506 звезд, зафиксировал 61 вспышку сверхновой, и по этим открытиям написано 2946 научных работ. Последнее число явно не окончательно: новые статьи выходят едва ли не ежедневно.

Самый недавний анализ открытий Кеплера показал, что 20—50% звезд, видимых на небе, вероятнее всего, имеют около себя небольшие каменные планеты, близкие по размеру Земле и расположенные в обитаемой зоне у звезд — там, где может существовать жидкая вода.

«Он не только показал нам, как много планет может быть в космосе — он подстегнул развитие целого нового и трудного поля для исследований, которое теперь штурмует научное сообщество. Его открытия пролили новый свет на наше место во Вселенной и бросили свет на дразнящие загадки звезд», — говорит Томас Зурбучен, помощник администратора Научного управления NASA в Вашингтоне.

Задумывая миссию 35 лет назад, ученые не знали о существовании ни одной планеты за пределами Солнечной системы. «Теперь мы знаем, что планеты повсюду. Кеплер проложил нам новый курс, полный надежд для будущих поколений исследователей галактики», — говорит Уильям Боруки.

Перед тем как оставить «Кеплер» блуждать в космосе, ученые загрузили с него последнюю порцию данных. Они послужат хорошей основой для следующих наблюдений: в апреле этого года на свой пост вышел новый телескоп для поиска экзопланет — Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Программа его наблюдений за 200 тысячами ближайших к Земле звезд основана в том числе  на данных «Кеплера».

 Евгения Щербина

Теги

АстрономияКосмонавтика

Последнее изображение Кеплера

Предоставлено: НАСА/Эймс.

30 октября 2018 года, после девяти лет верной службы, космический телескоп «Кеплер» был официально выведен из эксплуатации. Имея на своем счету почти 4000 кандидатов и 2662 подтвержденных экзопланеты, ни один другой телескоп не смог рассказать нам больше о мирах, существующих за пределами нашей Солнечной системы. В ближайшие годы будет развернуто несколько телескопов следующего поколения, которые попытаются построить фундамент, построенный Кеплером.

И все же, даже на пенсии, Кеплер по-прежнему делает нам впечатляющие открытия. Во-первых, НАСА начало новый год, объявив об открытии нескольких новых экзопланет, в том числе суперземли и газового гиганта размером с Сатурн, а также планеты необычного размера, которая охватывает эти две категории. Вдобавок ко всему НАСА недавно опубликовало изображение «последнего света» и записи, полученные «Кеплером» до того, как у него закончилось топливо и он завершил свою миссию.

Последнее изображение Кеплера, сделанное 25 сентября 2018 года, представляет собой «последний свет», полученный космическим телескопом. Почерневшие зазоры в центре и вверху — результат случайных отказов деталей камеры. Однако это не повлияло на остальную часть инструмента и не помешало Кеплеру получить этот последний взгляд на космос.

Это также происходит через девять с половиной лет после того, как Кеплер начал свое путешествие в поисках экзопланет со своим изображением «первого света» (показано выше). Это изображение было получено в результате 60-секундной экспозиции, сделанной 8 апреля 2009 года — через день после того, как пылезащитный покров космического корабля был сброшен — и на нем был виден участок неба в созвездиях Лебедя и Лиры.

Изображение «Последний свет» было частью последней наблюдательной кампании Кеплера, которая была частью расширения его миссии «Второй свет К2». Эта миссия началась в 2013 году и продолжалась до тех пор, пока не было израсходовано последнее топливо Кеплера. Для этой кампании «Кеплер» был направлен в сторону созвездия Водолея, где он увидел несколько известных звездных систем.

В их число входила система TRAPPIST-1, прославившаяся в 2017 году, когда астрономы объявили, что она имеет систему из семи скалистых планет (три из которых расположены в обитаемой зоне звезд). Кеплер также наблюдал GJ 9827, близлежащую звезду, где в 2017 году были обнаружены три возможные суперземли, и которые считаются отличными кандидатами для последующих транзитных исследований, которые могли бы раскрыть некоторые сведения об их атмосферах.

А еще была K2-138, крупная ранняя звезда главной последовательности K-типа (оранжевый карлик), расположенная почти в 600 световых годах от Солнечной системы. Начиная с апреля 2017 года, гражданские ученые обнаружили систему из 6 планет, просеивая данные Кеплера. Это также был первый случай, когда гражданские ученые обнаружили планетную систему.

Во время этого последнего наблюдения поле зрения Кеплера также немного перекрывалось с новым спутником НАСА для поиска планет, спутником Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), который отправился в космос в апреле 2018 года. Как преемник Кеплера, этот космический телескоп будет аналогичным образом полагаться на Транзитную фотометрию для поиска тысяч экзопланет вокруг 200 000 карликовых звезд главной последовательности.

Изображение «первого света» Кеплера, сделанное в 2009 году. Предоставлено: NASA/Ames/J. Дженкинс

Помимо статических снимков, камера Кеплера также записала 30-минутные сегменты выбранных целей. Целью этих записей было измерение яркости звезд, что необходимо не только для обнаружения транзитов экзопланет, но и для понимания ключевых аспектов звездного поведения. Запись продолжалась несколько часов после того, как был сделан снимок «последнего света», и сбор всех данных был прекращен.

НАСА недавно выпустило видео записи этих звезд, в том числе TRAPPIST-1, GJ 9827, K2-138. Видимое движение звезд на видео связано с движением самого Кеплера, у которого снижалась производительность двигателя по мере того, как заканчивалось топливо.

Это последнее изображение и записи представляют собой последнюю страницу в последней главе путешествия Кеплера, которое началось девять с половиной лет назад и произвело революцию в исследованиях экзопланет. В общей сложности Кеплер обнаружил почти 4000 планет-кандидатов за пределами нашей Солнечной системы, подтвердил существование более 2600 и статистически продемонстрировал, что в нашей галактике планет даже больше, чем звезд.

В ближайшие годы за работой Кеплера последует множество телескопов нового поколения. К ним относятся уже запущенный TESS, а также космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) и широкоугольный инфракрасный обзорный телескоп (WFIRST), запуск которых запланирован на 2021 и середину 2020-х годов.

Космический телескоп НАСА «Кеплер», показанный в концепте этого художника, показал, что в галактике Млечный Путь больше планет, чем звезд. Кредит: НАСА

Ожидается, что с помощью улучшенных оптических, инфракрасных и спектрографических инструментов эти миссии откроют еще несколько тысяч экзопланет. Также ожидается, что они будут играть ключевую роль в растущей области описания характеристик экзопланет, где превосходное разрешение и возможности визуализации позволяют ученым изучать атмосферы планет и искать признаки жизни.

Хотя передатчики «Кеплера» были отключены и он больше не занимается сбором научных данных, его данные будут собираться еще много лет. Кто знает, какие открытия только и ждут, чтобы быть обнаруженными в его многолетних наблюдениях? Еще экзопланеты, новый взгляд на расширение космоса или подробности о ранней Вселенной? Время покажет…

Источник
Вселенная сегодня

Цитата :
Последнее изображение Кеплера (2019, 12 февраля)
получено 11 ноября 2022 г.
с https://phys.org/news/2019-02-kepler-image.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Последние изображения Кеплера запечатлели многочисленные планетные системы

Лорел Корнфельд

10 февраля 2019 г.

Художественное изображение космического телескопа «Кеплер» и экзопланет, вращающихся вокруг далеких звезд. Изображение предоставлено: НАСА

Многочисленные планетарные системы, в том числе мир, только что открытый учеными, видны на последних изображениях, сделанных телескопом НАСА «Кеплер» 25 сентября 2018 года, незадолго до того, как у него закончилось топливо после девяти с половиной часов работы. -полтора года.

Последнее изображение полного поля зрения Кеплера, сделанное 25 сентября 2018 года. Фото: NASA/Ames Research Center

Между изображением Кеплера «первого света» заполненных звездами областей в созвездиях Лебедя и Лиры, сделанным в 2009 году, и этим «последним светом», сфокусированным в направлении созвездия Водолея, телескоп обнаружил более 2600 экзопланет, в том числе система TRAPPIST-1 из семи плотно упакованных земных миров, три из которых расположены в обитаемой зоне родительской звезды.

Кеплер использовал транзитный метод для обнаружения планет, который включает в себя поиск регулярных провалов в свете, вызванных транзитом планеты или прохождением перед своей родительской звездой. Он непрерывно отслеживал все звезды в поле своего зрения, чтобы не пропустить ни одного транзита.

В мае 2013 года, когда отказало второе из четырех реактивных колес «Кеплера», завершилась его четырехлетняя миссия по постоянному наблюдению за 150 000 звезд. Год спустя телескоп был переназначен для того, что стало известно как его миссия К2 после того, как ученые этой миссии придумали новый метод поиска экзопланет, основанный на 80-дневных наблюдениях за определенными участками неба.

Только что опубликованные данные последней последовательности изображений Кеплера также содержат новые открытия, сделанные в начале 2019 года, в том числе одну систему с суперземлей и одну с планетой размером с Сатурн, вращающуюся вокруг звезды, подобной Солнцу.

В начале января 2019 года гражданские ученые на 233-м собрании Американского астрономического общества (ААС) объявили об открытии планеты размером с Нептун, вращающейся вокруг обитаемой зоны небольшой тусклой звезды, известной как K2-288B. треть размера и массы нашего Солнца. K2-288B — самая тусклая звезда в двойной системе; его близнец составляет примерно половину массы и размера Солнца, и оба являются М-карликами.

Снимок Кеплера GJ 9827, звезды, вокруг которой Кеплер ранее обнаружил три вращающиеся планеты. Фото: NASA/Ames Research Center

Находящаяся на расстоянии примерно 5,1 миллиарда миль (8,2 миллиарда километров) от своей родительской звезды, что примерно равно расстоянию Сатурна от нашего Солнца, планета необычных размеров может быть каменистой или газообразной и может содержать жидкую воду на своей поверхности. Планета, известная как K2-288Bb, была упущена в предыдущих анализах данных Kepler.

На изображениях «последнего света» Кеплера также присутствует относительно близкая система GJ 9827, где планета, вращающаяся вокруг яркой звезды, была выбрана для будущих наблюдений с помощью новых телескопов, таких как космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), запуск которого запланирован. в 2021 году, чтобы исследовать его атмосферу.

Темные области на изображении поля зрения являются результатом сбоев в работе частей камеры Кеплера. Видео, посвященные конкретным звездам, каждое из которых снято камерой Кеплера в течение 30 минут, показывают, как эти звезды тускнеют и становятся ярче. Камера продолжала снимать их в течение нескольких часов после получения окончательных неподвижных изображений, чтобы можно было обнаружить любые транзитные планеты даже в последнем наборе данных.

Видимое движение звезд на видео не реально, а является артефактом снижения производительности двигателей Кеплера из-за почти полного отсутствия топлива в телескопе.

Поскольку область, захваченная в последнем поле зрения Кеплера, также была заснята преемником телескопа, занимающимся поиском планет, спутником для исследования транзитных экзопланет (TESS), ученые смогут сравнить данные об этих областях, полученные двумя отдельными космическими аппаратами.

Больше не собирая данные, Kepler был официально отправлен в отставку 30 октября 2018 года на безопасной орбите, где он не представляет угрозы для Земли.