Кеплер телескоп: космическая обсерватория «Кеплер» — железо, связь с Землей, ПО и результаты работы / Хабр

Кеплер (телескоп) | это… Что такое Кеплер (телескоп)?

У этого термина существуют и другие значения, см. Кеплер.

«Кеплер» — астрономический спутник НАСА, оснащённый сверхчувствительным фотометром, специально предназначенный для поиска экзопланет (планет вне Солнечной системы — у других звёзд), подобных Земле^[5]. Это первый космический аппарат, созданный с такой целью. Он назван в честь немецкого математика и астронома, открывшего законы движения планет.

Обсерватория одновременно наблюдает более чем 100 000 звёзд и будет наблюдать их в течение 3,5 лет. Наличие планеты у звезды определяется по периодическим изменениям яркости последней, вызываемым транзитами — прохождениями планеты перед звездой.

Запуск состоялся 6 марта 2009 года в 22:49 по времени Восточного побережья США (7 марта в 06:49 по московскому времени). Строительством и начальной операцией управляла «Лаборатория реактивного движения» НАСА, а первичный подрядчик, «Ball Aerospace», был ответственным за разработку систем полёта Кеплера. С декабря 2009 года ответственность за управление миссией легла на Исследовательский центр Эймса, который также производит основной анализ научных данных от телескопа.

За три года работы телескопом Кеплер были сделаны важные и даже сенсационные открытия, например, были обнаружены планеты размером с Землю и меньше. По состоянию на лето 2012 года им было открыто более 2300 кандидатов в планеты, из которых более 70 оказалось подтверждено различными научными группами исследователей^[6].

Технические характеристики аппарата

Габариты аппарата — около 2,7 м диаметр и 4,7 м длина.

Масса: общая — 1052,4 кг, фотометр — 478 кг, космический аппарат — 562,7 кг, 11,7 кг — масса гидразинового топлива.

Питание обеспечивается четырьмя солнечными батареями общей площадью 10,2 м², расположенными в разных плоскостях. Состоящие из 2860 элементов, батареи обеспечивают мощность 1100 Вт. Накопление электроэнергии обеспечивается литий-ионным аккумулятором ёмкостью 20 А×час.

Электронная память имеет ёмкость для накопления данных и рассчитана на сбор данных в течение 60 дней. Данные на обработку планируется транслировать пакетами раз в 30 дней.

Фотометр

ПЗС-матрица Кеплера изогнута, чтобы компенсировать кривизну поля изображения.

Фотометр состоит из 42 ПЗС-матриц общей площадью в 95 мегапикселей для проведения исследований и четырёх дополнительных ПЗС-матриц, размещённых в углах массива для обеспечения точного управления. Для сравнения, самая большая астрономическая матрица, используемая на Земле, содержит 10 мегапикселей. Каждая из 42 CCD-матриц имеет размеры 5×2.5 см и разрешение 2200×1024 пикселей. 12 января 2010 года вышел из строя один модуль, состоящий из двух фоточувствительных матриц фотометра.

Данные с матрицы снимаются каждые 6 секунд, достигают предела насыщения и суммируются в бортовом компьютере в течение 30 секунд для каждого пикселя. Каждое из 42 матричных устройств имеет по 2 выхода для данных, то есть всего шина данных имеет 84 выхода.

Полоса пропускания приёмника составляет 430—890 нм. Предполагается, что будут наблюдаться звезды с 9-й по 16-ю звёздную величину.

Телескоп системы Шмидта. Апертура 0.95-метров (при этом первичное зеркало телескопа имеет диаметр 1.4 метра). Поле зрения — 115 квадратных градусов.

Температурный режим работы

Корректор Шмидта, метровая слегка несферическая линза спереди телескопа, имеет температуру −30 градусов Цельсия, в то время как главное зеркало сзади −11 °C. ПЗС матрица в фокальной плоскости должна работать при температуре −85 °C для уменьшения детекторных шумов. С закрытой противопылевой крышкой (во время калибровки) большинство компонентов телескопа слегка теплее.

Цель

Научная цель телескопа Кеплер состоит в том, чтобы исследовать структуру и разнообразие планетарных систем. Для этого, рассматривая множество звёзд, необходимо достичь нескольких целей:

• Определить, сколько планет, подобных Земле, и больших планет находятся возле пригодной для жизни зоны (для всех спектральных типов звёзд).
• Вычислить диапазон размеров и форм орбит этих планет.
• Оценить количество планет, находящихся в мультизвёздных системах.
• Определить диапазон размеров орбиты, яркости, диаметра, массы и плотности короткопериодических планет-гигантов.
• Обнаружить дополнительных членов в каждой найденной планетарной системе, используя другие методики.
• Изучить свойства тех звёзд, у которых обнаружены планетарные системы.
• Предполагалось, что в ближайшие 2 года Кеплер обнаружит примерно 50 планет похожих на Землю по своему химическому составу.

Ход миссии

Запуск РН Дельта-2 с КА Кеплер в 7 марта 2009 года.

Обсерватория запущена с космодрома на мысе Канаверал 6 марта 2009 года в 22:49 по времени Восточного побережья США (7 марта в 06:49 по московскому времени). На орбиту аппарат вывела ракета-носитель Дельта-2.

Дважды, в январе и марте 2006 года, запуск откладывался из-за финансовых проблем. Общая стоимость миссии обошлась приблизительно в 467 миллионов долларов.

Первый снимок телескопа.

Фотометрия экзопланеты Kepler-6 b по данным телескопа Кеплер

8 апреля 2009 года аппарат передал первый снимок, сделанный неоткалиброванной камерой фотометра. На нём находится около 4,5 миллионов звёзд созвездий Лебедя и Лиры. Несмотря на нечёткое изображение, на фотографии хорошо видны звезда TrES-2 (она имеет, как минимум, одну планету) и рассеянное скопление NGC 6791. До окончания калибровки «Кеплер» также обнаружил атмосферу у планеты — газового гиганта, демонстрируя, таким образом, великолепный потенциал новой обсерватории^[7].

Британские учёные установили, что орбитальный телескоп «Кеплер» способен обнаруживать не только удалённые экзопланеты, но и их спутники. Расчёты показывают, что «Кеплер» теоретически может обнаруживать спутники экзопланет, с массами превосходящими 0,2 земных^[8].

4 января 2010 года было объявлено об открытии первых 5 планет (Kepler Kepler-4 b, Kepler-5 b, Kepler-6 b, Kepler-7 b и Kepler-8 b). Все эти планеты являются «горячими Юпитерами» с периодом обращения от 3,3 до 4,9 дней^[9].

9 января 2010 года вышли из строя 2 из 42 фоточувствительных модулей фотометра. Поле обзора «Кеплера», начиная с этого момента, уменьшилось примерно на пять процентов^[10].

15 июня 2010 года были опубликованы результаты обработки данных, собранные телескопом за первые 43 дня наблюдений. «Кеплер» непрерывно наблюдал небосвод в течение этого времени и обнаружил 706 потенциальных планет, размер которых колеблется от размера Земли до размера, слегка превышающего Юпитер. Учёные представили данные о 306 самых «неинтересных» кандидатах — тех, которые с наименьшей вероятностью могут быть обитаемыми. Сведения об оставшихся 400 кандидатах, в число которых входят похожие на Землю планеты, исследователи запланировали перепроверить и опубликовать в феврале 2011 года^[11].

11 января 2011 года учёные сообщили об обнаружении рекордно малой известной экзопланеты — Kepler-10 b, радиус которой лишь в 1,42 раза больше, чем у Земли^[12][13].

2 февраля 2011 опубликованы данные результатов наблюдений с 13 мая по 16 сентября 2009 года. В них сообщается о 1235 кандидатах в планеты. Из них 68 примерно размером с Землю; 288 суперземель; 662 размером с Нептун; 165 размером с Юпитер и 19 больше чем Юпитер. 54 планет кандидатов находится в обитаемой зоне, пять из которых по размерам близки к Земле^[14].

23 сентября 2011 года опубликованы данные результатов наблюдений с 18 сентября по 16 декабря 2009 года.

В начале декабря 2011 года было объявлено об обнаружении первой, открытой Кеплером, суперземли в обитаемой зоне (Kepler-22 b) и чуть позже об обнаружении планеты с радиусом меньше, чем у Земли (Kepler-20 e)^[15][16].

В январе 2012 года объявлено об обнаружении трёх миниземель у звезды KOI-961, одна из которых размером с Марс.

4 апреля 2012 года было объявлено о продлении миссии телескопа по меньшей мере до 2016 года.

16 июля 2012 года произошла поломка одного из четырёх двигателей-маховиков гиростабилизированной платформы^[17].

Ноябрь 2012 — Кеплер завершил основную часть своей миссии, но продолжит работу ещё в течение четырёх лет^[18].

Текущие результаты миссии

На август 2012 года телескопом подтверждено 116 планет из 2321 кандидата в планеты^[19]. Из этого списка 246 кандидатов имеют размеры, сравнимые с земным (меньше, чем 1,25 размера Земли), 676 имеют размер суперземли (от 1,25 до 2 размеров Земли), 1118 имеют размер, сравнимый с размером Нептуна (от 2 до 6 размеров Земли), 210 имеют размер Юпитера (от 6 до 15 размеров Земли), и 71 имеют размер больше 15 размеров Земли. Кроме того, 896 кандидатов (или примерно 39 % от общего числа) входят в состав мультитранзитных систем.

Подтверждённые планеты, открытые «Кеплером»

Системы с единственным горячим гигантом, открытые «Кеплером»:

• Kepler-4 b, Kepler-5 b, Kepler-6 b, Kepler-7 b, Kepler-8 b — первые подтверждённые планеты, открытые проектом «Кеплер», являются горячими гигантами;
• Kepler-12 b — горячий «сатурн» с чрезвычайно низкой средней плотностью;
• Kepler-13 b (KOI-13 b) — массивный горячий юпитер, вращающийся вокруг A-звезды, которая сама входит в состав широкой двойной;
• Kepler-14 b, Kepler-15 b, Kepler-17 b, Kepler-40 b (KOI-428.01), Kepler-41 b (KOI-196.01), Kepler-43 b (KOI-135.01), Kepler-44 b (KOI-204.01) — типичные представители класса горячих гигантов;
• Kepler-39 b (KOI-423.01) — первый подтверждённый коричневый карлик;
• Kepler-45 b (KOI-254.01) — первый горячий юпитер у красного карлика;

Многопланетные системы, открытые «Кеплером»:

• Kepler-9 — первая многопланетная система, открытая методом транзитов;
• Kepler-10 — система из двух суперземель, одна из которых — первая железная экзопланета;
• Kepler-11 — звезда с, как минимум, шестью транзитными планетами;
• Kepler-18 — трёхпланетная система, включающая одну горячую суперземлю и два нептуна с соотношением периодов 2:1;
• Kepler-19 — система с одной транзитной суперземлёй и возмущающей её орбиту внешней нетранзитной планеты, масса которой меньше 6 масс Юпитера;
• Kepler-20 — звезда как минимум с 5 экзопланетами, размеры одной из них 0,87 радиуса Земли, другой — 1,03;
• Kepler-23, Kepler-24, Kepler-25, Kepler-26, Kepler-27, Kepler-28, Kepler-29, Kepler-31, Kepler-32 — двухпланетные, Kepler-30 — трёхпланетная, и Kepler-33 — пятипланетная системы, об открытии которых было объявлено 26 января 2012 года;
• Kepler-36 — жёлтый субгигант с системой из двух транзитных планет, обращающихся на чрезвычайно тесных орбитах друг к другу: Kepler-36 b — суперземля, имеющая диаметр в 1,49 раз больше земного, и состоящая преимущественно из каменных пород, Kepler-36 c — мининептун, по размеру в 3,68 раз больше Земли;
• Kepler-42 (она же, KOI-961) — тусклый красный карлик с тремя планетами, одна размером с Марс;
• Kepler-46 (KOI-872) — система из двух сатурнов (в резонансе 3:5, внешний — нетранзитный) и горячей суперземли;
• Kepler-48, Kepler-49, Kepler-50, Kepler-51, Kepler-52, Kepler-53, Kepler-54, Kepler-55, Kepler-56, Kepler-57, Kepler-58, Kepler-59 — системы с двумя подтверждёнными планетами, Kepler-60 — система с тремя подтверждёнными планетами;

Планеты в системах тесных двойных звёзд, открытые «Кеплером»:

• Kepler-16 b, Kepler-34 b, Kepler-35 b, Kepler-38 b — экзопланеты, вращающиеся вокруг сразу двух звёзд;
• Kepler-47 — система двойной затменной звезды, у которой впервые открыты две транзитные планеты, одна из которых находится в зоне обитаемости;
• Kepler-64 (Ph2, KIC 4862625) — иерархическая четырёхкратная звёздная система, вокруг одной из пар которой вращается планета, которая была найдена волонтёрами проекта «Planets Hunters» в научных данных «Кеплера», по размеру планета в 6,18 раз больше Земли;

Планеты в зоне обитаемости, обнаруженные «Кеплером»:

• Kepler-22 b — первая обнаруженная телескопом суперземля в обитаемой зоне;

Другие системы, обнаруженные «Кеплером»:

• Kepler-21 b — горячая суперземля у F-субгиганта;

Подтверждённые планеты из списков KOI и KIC:

• KOI-55 — субкарлик с двумя (возможно, тремя) сверхгорячими нетранзитными экзопланетами;
• KOI-94 — система с четырьмя планетами, в которой впервые наблюдался планет-планетный транзит, подтверждена японскими астрономами с помощью телескопа «Субару»;
• KOI-152 — субгигант класса F c тремя нептунами в резонансе Лапласа, два внутренних — подтверждены;
• KOI-410 b — горячий гигант;
• KOI-500, KOI-869, KOI-877, KOI-880, KOI-898, KOI-1589 — системы с двумя подтверждёнными планетами;
• KOI-730 — система с четырьмя планетами — суперземлями или нептунами, обращающимися на орбитах с взаимными резонансами 8:6:4:3;

• KIC 6185331 b
• KIC 8552719 b
• KIC 10905746 b
• KIC 12557548 b — возможная быстро испаряющаяся планета с массой 0,1 массы Земли, обращающаяся с периодом 15,685 часов вокруг оранжевого карлика со светимостью 0,14 солнечных, расстояние до системы примерно 470 парсек^[20];

Объекты, обнаруженные «Кеплером», имеющие непланетную природу:

• KOI-74 b — транзитный белый карлик с массой 0,252 массы Солнца, обращающийся с периодом 5,19 суток вокруг A1V звезды.

Подтверждённые планеты Кеплера

Основная статья: Список подтвержденных планет Кеплера

Примечания

1. ↑ Kepler Mission: Photometer and Spacecraft (англ.) (Проверено 23 января 2012)
2. ↑ Aarhus University Staff KASC Scientific Webpage. Kepler Asteroseismic Science Consortium (14 March 2009). Архивировано из первоисточника 20 ноября 2012. Проверено 14 марта 2009.
3. ↑ NASA’s Shuttle and Rocket Missions (англ.) (Проверено 23 января 2012)
4. ↑ Spacecraft and Instrument (англ.) (Проверено 23 января 2012)
5. ↑ Kepler Mission. NASA (March 2009). Архивировано из первоисточника 20 ноября 2012. Проверено 14 марта 2009.
6. ↑ Леонид Попов Астрономы нашли двадцать шесть новых планет  (рус.). Membrana (27 января 2012 года). Архивировано из первоисточника 7 июня 2012. Проверено 3 февраля 2012.
7. ↑ Астронет > Удачное начало работы телескопа Кеплер
8. ↑ «Кеплер» сможет искать спутники у экзопланет. Lenta.ru (4 сентября 2009). Архивировано из первоисточника 21 марта 2012. Проверено 13 августа 2010.
9. ↑ Kepler: The First Five (англ.) (Проверено 23 января 2012)
10. ↑ Announcement of five planets discovered (англ.) (Проверено 23 января 2012)
11. ↑ NASA — NASA Releases Kepler Data on Potential Extrasolar Planets (англ.) (Проверено 23 января 2012)
12. ↑ Телескоп «Кеплер» открыл рекордно малую «суперземлю» (Проверено 23 января 2012)
13. ↑ Телескоп «Кеплер» обнаружил экзопланету чрезвычайно малых размеров (Проверено 23 января 2012)
14. ↑ Kepler: NASA Announces 1,235 Planet Candidates, Some in Habitable Zone, and a 6-Planet System (англ.) (Проверено 23 января 2012)
15. ↑ Впервые найдена планета в зоне обитаемости вокруг другого Солнца (Проверено 23 января 2012)
16. ↑ Астрофизики подтвердили обнаружение миниземли (Проверено 23 января 2012)
17. ↑ Сколько ещё проработает «Кеплер»?
18. ↑ Журнал Новости Космонавтики — «Кеплер» завершил основную миссию, но будет работать еще четыре года
19. ↑ Kepler:Home Page. NASA Ames Research Center. Архивировано из первоисточника 21 марта 2012. Проверено 23 января 2012.
20. ↑ arXiv.org, Possible Disintegrating Short-Period Super-Mercury Orbiting KIC 12557548.

Ссылки

• Официальный сайт миссии Кеплер
• Сайт компании «Ball Aerospace»
• Статья о миссии на русском
• Фотометрия Кеплера для первых 5 планет
• Последние результаты миссии Кеплер от 02.02.2011(Eng.).
• Миссия «Кеплер» находит планетарную систему Кеплер-11 с шестью экзопланетами 02.02.11

Космический телескоп «Кеплер» заснул вечным сном. NASA окончательно выключило телескоп, отдав дань уважения основоположнику небесной механики Иоганну Кеплеру

Наука и космос

19.11.2018 в 11:43
Обновлено: 20.04.2022 в 21:44 Володимир Скрипін
Володимир Скрипін

Космический телескоп Kepler, который работал в космосе девять лет и помог обнаружить более 2,6 тысячи планет за пределами Солнечной системы, заснул вечным сном. Команда миссии выполнила завершающую часть программы выведения телескопа из эксплуатации в связи с полным исчерпанием запасов топлива и невозможностью поддержания ориентации. Специалисты центра отправили прощальную последовательность команд, которой отключили питание телескопа, окончательно и бесповоротно.

Примечательно, что официальная церемония прощания с «Кеплером» прошла именно 15 ноября. Именно в этот день 388 лет назад умер основоположник небесной механики и выдающийся немецкий ученый Иоганн Кеплер, именем которого и был назван аппарат.

Farewell, planet hunter. Last night, the @NASAKepler space telescope received its final set of commands to disconnect communications with Earth. The “goodnight” commands were sent on the anniversary of the death of the mission’s namesake, Johannes Kepler: https://t.co/dhUCmKmvqW pic.twitter.com/TKkSk0EQ7C

— NASA Exoplanets (@NASAExoplanets) November 16, 2018

Курс

Розробка на Java

Опануйте популярну мову програмування Java у зручний для вас час, та заробляйте від $1000 на початку кар’єри

РЕЄСТРУЙТЕСЯ!

Так как телескоп постоянно вращается, надо было провести точный расчет и отправить команды в нужный момент. Собственно, с этой задачей специалисты миссии успешно справились. Вскоре после выполнения процедуры на официальной странице миссии в соцсети Twitter появилось подтверждение, что аппарат успешно получил прощальное послание. Этим набором команд ученые не просто отключили питание, но и деактивировали защитные режимы, чтобы аппарат не включился сам после аварийного перезапуска систем. Также ученые выключили передатчики, полностью разорвав связь с аппаратом.

Kepler продолжит вращаться вокруг Солнца, то удаляясь, то приближаясь к нему относительно Земли. Как сообщается, к Земле аппарат никогда не приблизится ближе, чем на расстояние между нашей планетой и ее естественным спутником, умноженное вчетверо.

Частичной заменой Kepler являтся телескоп TESS, который недавно передал на Землю изображение первого света, сделанное при помощи всех четырех камер. В 2019 году в помощь TESS будет запущен телескоп CHEOPS, принадлежащий Европейскому космическому агентству. Он займется изучением уже открытых, в том числе и с помощью TESS, экзопланет.

Источник: NASA и Engadget

• Телескоп «Кеплер» был запущен в марте 2009 года для поиска экзопланет. Первоначально миссия была рассчитана на 3,5 года (10 наблюдательных кампаний), однако запасов топлива хватило на продолжение работы космической обсерватории.
• В мае 2012 года у «Кеплера» вышел из строя один из четырех двигателей, позволяющих ориентировать аппарат в пространстве. В июле 2013 года отказал второй двигатель, после чего основная миссия была свернута. Затем для стабилизации аппарата астрономы решили использовать давление солнечного излучения, и в 2014 году началась миссия К2, которая официально завершилась 30 октября 2018 года.
• За время основной миссии аппарат обнаружил более 4496 кандидатов в экзопланеты, из которых на сегодня подтверждены 2342, из них 30 сопоставимы по размерам с Землей и находятся в «зоне обитания».

Kepler, NASA, Космические аппараты, Космос, Телескоп Кеплер, Телескоп Кеплера

Познакомьтесь с учеными из миссии космического телескопа «Кеплер»

Изображение заголовка: Художественная концепция космического телескопа «Кеплер», работающего во время новой миссии по поиску планет. Фото: NASA Ames/JPL-Caltech/T Pyle

В 2021 году исполняется 450 лет со дня рождения одного из самых известных астрономов в истории, Иоганна Кеплера. Кеплер был немецким астрономом, который начал свою карьеру учителем математики, прежде чем работать на другого титана астрономии, Тихо Браге. Кеплер станет имперским математиком трех разных императоров Священной Римской империи, и все это время он будет известен своей работой по изучению законов движения планет. Он также заложил основу современной оптики своими исследованиями человеческого зрения и поведения света, проходящего через линзы, и представил усовершенствованную версию телескопа-рефрактора. За свои 58 лет жизни он добился довольно значительных достижений и известности!

Поскольку научный мир отмечает 450-летие инноваций, исходящих от Кеплера и его наследия, планетарий Адлера создал виртуальную выставку Google Arts and Culture, которая позволяет глубоко погрузиться в одну из самых известных книг Кеплера, Tabulae Rudolphinae, . которая была опубликована в 1627 году. Фронтиспис или иллюстрация на обложке этой книги была задумана Кеплером как визуальный код, чтобы вписать себя в историю астрономии и утвердить свое место в этой области! На этой выставке вы можете узнать больше о Кеплере и его работе, пока мы помогаем расшифровать код Кеплера!

Подпись к изображению: Иллюстрация визуального кода на фронтисписе из книги Иоганна Кеплера Tabulae Rudolphinae.

Одна вещь, которая не нуждается в расшифровке, — это наследие, оставленное Кеплером. Мало того, что Кеплер до сих пор считается одним из самых влиятельных основоположников современной астрономии, его имя и сегодня продолжает использоваться в связи с астрономией и исследованием космоса. 7 марта 2009 года космический телескоп «Кеплер» был выведен на гелиоцентрическую орбиту, ведомую Землей. Цель миссии «Кеплер» состояла в том, чтобы обнаружить планеты размером с Землю, вращающиеся вокруг других звезд в нашем регионе Млечного Пути. Миссия длилась более девяти лет, и 15 ноября 2018 года космический телескоп был окончательно выведен из эксплуатации; 388 лет со дня смерти Кеплера.

В течение девяти лет миссии «Кеплер» невероятное количество ученых работало в различных областях и областях исследований, расширяя наследие работы Кеплера до более разнообразной современной эпохи. Поскольку в этом году мы отмечаем 450-летие со дня рождения Кеплера, планетарий Адлера также отмечает миссию Кеплера и всех замечательных ученых, которые продолжают вносить свой вклад в наше понимание Вселенной.

Знакомимся с учеными! Астроном планетария Адлера доктор Люсианна Валкович была научным сотрудником с докторской степенью и получила прозвище «Стипендиат Кеплера по изучению звезд-планетариев» во время миссии «Кеплер». Доктор Савита Матур была аналитиком данных Кеплера, используемых для характеристики таких звезд, как Солнце, а также отвечала за каталог свойств звезд Кеплера. Наконец, доктор Сара Баллард была докторантом-исследователем во время миссии «Кеплер», которая публиковала информацию об открытиях планет.

Памятные моменты миссии

Когда миссия длится девять лет, обязательно будет множество памятных моментов. Доктор Люсианна Валкович рассказывает о том, как с самого начала миссия началась на ура. Они заявляют: «Трудно превзойти сам запуск! Увидеть запуск ракеты — это поразительно с самого начала, но это также невероятно нервирует, когда вся ваша работа / карьера зависит от чего-то, что буквально вот-вот взорвется в космосе. Это удивительный момент для командного духа товарищества — при запуске даже самые достойные и опытные старшие астрономы подобны маленьким детям в рождественское утро. Я встретил так много людей на запуске, которые до сих пор являются моими друзьями и коллегами!»

Нервы и непреодолимые чувства, связанные с работой над миссией НАСА, не заканчиваются после успешного запуска ракеты. Д-р Савита Мазер сказала, что огромное количество данных и изменение предмета оказались ошеломляющими, но все же захватывающими. Она заявляет: «Прежде чем работать с данными Кеплера, я работала над сейсмическим анализом Солнца и нескольких солнечноподобных звезд, наблюдаемых миссией ЕКА CoRoT, предшественницей миссии Кеплера. Как только мы получили первые данные от Кеплера, нам нужно было анализировать несколько сотен звезд каждые 3 месяца, и я обнаруживал солнечные колебания для многих из них. Это было такое изменение по сравнению с CoRoT. Несмотря на то, что я был немного ошеломлен, это было впечатляющее и очень захватывающее время!»

Для ученых, участвовавших в миссии «Кеплер», именно это сочетание инноваций и открытий сделало все усилия и работу оправданными. Доктор Сара Баллард до сих пор связывает некоторые песни с моментами, когда она получала новости о миссии! «В разгар расследования для первой статьи об открытии планет, которую я вел в 2011 году, я пошел на концерт Fleet Foxes в большом зале в центре Бостона. Это было такое формирующее профессиональное время для меня. Во время концерта я проверял свои электронные письма на наличие обновлений от сотрудничества с Кеплером, и электронные письма, казалось, все больше и больше указывали на то, что сигнал в данных действительно был связан с планетой. Теперь эта планета ассоциируется у меня с альбомом «Блюз беспомощности», и я думаю, что эти провода навсегда пересеклись в моей голове».

Exoplanet Research Fascination

Быть частью миссии НАСА, особенно такой революционной, как миссия Кеплера, — это невероятный опыт. Еще более невероятным является разнообразие навыков и опыта, которые различные ученые принесли с собой в миссию. Небо, особенно в астрономии, действительно является пределом для всех различных аспектов потенциальных исследований, поэтому мы спросили трех ученых, как они сузили свои конкретные области интересов!

Для некоторых все начинается с участия в научных исследованиях в юном возрасте. Доктор Люсианна Валкович заявляет: «Мне посчастливилось познакомиться с научными исследованиями очень рано, благодаря летней программе для старшеклассников, проводимой Нью-Йоркской академией наук в Нью-Йорке (откуда я родом). Мне нравилось много разных наук, особенно физика и химия, и я попал в астрономию, потому что это наука, которая сочетает в себе множество аспектов других наук. Когда я учился в колледже, я решил попробовать себя в различных видах исследований (в основном, находя астрономов, которые занимались крутыми вещами, и просто рассылая им электронные письма с просьбами о работе). В конце концов я начал изучать звезды и их магнетизм, и мне это очень интересно, поэтому я сосредоточился на этом!»

Для других, таких как доктор Сара Баллард, это можно объяснить тем, что они оказались в «нужном месте в нужное время». Д-р Баллард сказал: «Я поступил на программу PhD, думая, что хочу заниматься наблюдательными исследованиями галактик. Профессор, который в конечном итоге стал моим научным руководителем, предложил мне проект об экзопланетах, и это звучало так интересно, что я предпочел этот проект другим направлениям, которыми мог бы заниматься. В этом смысле один-единственный захватывающий разговор в очень важный момент сформировал мою траекторию к экзопланетам».

А третьи, как доктор Савита Матур, приписывают поворот в полях, вдохновленный увлечением их текущими траекториями. «Я получил степень инженера в области телекоммуникаций, когда решил заняться астрономией. Это привело меня к защите докторской диссертации по Солнцу и гелиосейсмологии. Я нашел это захватывающим, поскольку Солнце — наша ближайшая звезда, и возможность исследовать глубокие слои Солнца с помощью акустических волн была для меня удивительной. Это также было связано с одним из моих увлечений — игрой на скрипке. Изучение звуковых волн в звезде казалось мне идеальным. Затем, с запуском Kepler, наличие сотен тысяч звезд для изучения астеросейсмологии стало логичным следующим шагом, чтобы поместить Солнце в контекст, а также внести свой вклад в поиск экзопланет».

Иногда вы попадаете в конкретную тему исследования по счастливой случайности, иногда это вызвано интересом или хобби из собственной жизни, а иногда оно выросло за годы исследований и опыта. Захватывающая часть заключается в том, что, поскольку существует так много разных областей исследований, каждый может найти тему, которая его интересует, а также необходимость развития и роста всех этих различных направлений исследований! Узнайте больше об экзопланетах в этом выпуске Adler Astronomy Live.

Что они сейчас делают?

После миссии Кеплера доктора. Сара Баллард, Савита Матур и Люсианна Валкович все были заняты в области астрономии и научной коммуникации! Доктор Люсианна Валкович в настоящее время работает астрономом в Планетарии Адлера. Доктор Савита Матур в настоящее время является научным сотрудником (Рамон-и-Кахал) Канарского института астрофизики (IAC). Доктор Сара Баллард в настоящее время является доцентом астрономии в Университете Флориды.

Доктор Савита Матур по-прежнему испытывает большое волнение и гордость за исследования, которые все еще продолжаются после миссии Кеплер. Д-р Матур говорит: «Несмотря на то, что новая миссия НАСА TESS была запущена три года назад, а Kepler прекратилась 7 лет назад, я горжусь и взволнован тем, что продолжаю работать над данными Kepler, которые по-прежнему представляют собой золотую жилу с лучшими фотометрическими данными для астросейсмологии (отлично). качество и самые длительные наблюдения до 4 лет). Мы все еще разгадываем несколько загадок с данными, и я ожидаю, что так будет еще много лет».

Доктор Сара Баллард рада, что помогает следующему поколению астрономов разрабатывать свои собственные темы исследований в рамках своей работы в качестве профессора в исследовательском университете. «С аспирантами я консультирую их по их собственным диссертациям. Очень приятно видеть, как они растут как ученые, и видеть, как их независимые личности создают сообщество в нашей группе. Для меня очень важно иметь возможность создать пространство для такого процесса и моделировать типы поведения, которые я считаю действительно важными: объяснять сложные идеи способами, понятными другим, следить за тем, чтобы никто не остался позади. , так далее.»

Точно так же доктор Люсианна Валкович использовала закрытие Планетария Адлера из-за COVID-19 как способ внедрить инновации и расширить научное общение с совершенно новой аудиторией в своей работе над Wow! Сигнальное космическое комедийное шоу. «Я действительно горжусь Wow! Сигнал, космическая комедия на ютубе показывает мою команду в Адлере, созданную во время карантина. Это забавный и глупый способ разжечь интерес людей к науке, и он действительно отличается от многих других существующих программ. Прежде всего, это свидетельство чудесных творческих людей, с которыми мне довелось работать!»

Именно этот толчок к продолжению, не только к раскрытию тайн Вселенной и исследованиям, собранным во время миссии Кеплер, но и к вдохновению новых поколений исследователей и заинтересованных представителей общественности, может быть непреходящим наследием обоих Миссия Кеплера и сам Иоганн Кеплер. Сегодня существует больше научных данных, чем когда-либо прежде, и стремление к инициативам с открытым исходным кодом и открытыми данными позволяет большему количеству людей, чем когда-либо, иметь доступ к данным, исследованиям, а также к пространству для работы. Как заявляет доктор Сара Баллард: «Мне нравится идея децентрализованной академической экосистемы, в которой знания поступают из всех типов академических учреждений, а не только из исторически «элитных» университетов».

Спустя 450 лет после рождения Иоганна Кеплера Планетарий Адлера с нетерпением ждет возможности продолжить наследие космических исследований и открытий, и нам не терпится увидеть, как ученые продолжают вводить новшества и расширять наши знания не только о пространстве, которое мы занимаем, но и о том, кто может принять участие в этом удивительном исследовании.

Планетарий Адлера благодарит доктора Сару Баллард, доктора Савиту Матур и доктора Люсианну Валкович за их участие и помощь в создании этого блога.

Космический телескоп «Кеплер» — знайте о нем все

Попросите большинство людей назвать космический телескоп, и они, вероятно, скажут вам «Хаббл». Хотя имя этого телескопа, безусловно, достойно его славы, есть еще один, который, возможно, сделал так же много для расширения наших космологических горизонтов, как и его более известный брат: космический телескоп Кеплер.

Астроном Иоганн Кеплер.

Существует прецедент присвоения космическому оборудованию имен исторических астрономов, и телескоп «Кеплер» не является исключением. Иоганн Кеплер — немецкий астроном, живший в конце 16 — начале 17 веков. Наиболее известно то, что он открыл законы движения планет, которые с тех пор позволили нам точно предсказать положение планет практически в любое время в истории.

Четыреста лет спустя, в начале 1990-х годов, НАСА предложило серию беспилотных миссий — одни для исследования нашей Солнечной системы, а другие — для поиска других планет, вращающихся вокруг других звезд. Прошло еще почти десять лет и четыре отвергнутых предложения, прежде чем в декабре 2001 года телескоп был окончательно утвержден. , казалось вполне уместным, что телескоп назван в честь Кеплера.

Когда впервые был запущен телескоп «Кеплер»?

Сам телескоп Kepler состоит из главного зеркала диаметром 1,4 метра (55 дюймов) — самого большого в своем роде на момент запуска. Кроме того, на борту было 42 ПЗС-камеры, каждая с разрешением 2200 x 1024 пикселей, что дает общее разрешение почти 95 мегапикселей. Камеры были разработаны для обнаружения изменений яркости звезд, когда планеты проходили через них.

Окончательно запущен 7 марта 2009 г., на борту ракеты Delta II с мыса Канаверал, Флорида. В то время было известно о существовании около 350 экзопланет, и была надежда, что телескоп обнаружит еще тысячи в ходе своей трех с половиной лет миссии. Ученые также надеялись открыть десятки миров размером с Землю, но только время покажет, будет ли телескоп успешным.

Постоянно направленный на один и тот же участок неба вокруг созвездий Лебедя и Лиры, телескоп изучил около 150 000 звезд в области, содержащей 4,5 миллиона звезд на площади 115 квадратных градусов (или примерно 0,25% всего ночного неба). ваш кулак на расстоянии вытянутой руки, и он покроет примерно ту же площадь!

Космический телескоп Кеплер. Изображение предоставлено: NASA

После месяца пребывания на орбите его покрытие было снято, и 8 апреля были сделаны первые тестовые снимки. Миссия началась должным образом 12 мая, и следующие два месяца ученые потратят на калибровку своих систем, изучая пять ранее известных экзопланет.

Десять дней были потрачены на изучение HAT-P-7b, мира «горячего Юпитера», расположенного примерно в 1000 световых лет от нас, который совершает оборот вокруг своей родительской звезды всего за 2,2 дня. Телескоп Кеплер смог успешно обнаружить ее атмосферу и изменения ее яркости, когда он вращался вокруг планеты.

HAT-P-7b была не единственной экзопланетой, изученной в течение первых двух месяцев. Другие включали Kepler-1b и TrES-2b, самую темную из известных экзопланет. Кеплер обнаружил, что этот газовый гигант отражает менее 1% света, который он получает, что делает его темнее, чем акриловая черная краска, и дает планете прозвище: Угольная планета.

Какими были первые открытия космического телескопа Кеплер?

Представление художника о системе Кеплер-16, открытии первой планеты, вращающейся вокруг кратной звезды. Изображение предоставлено: NASA/JPL-Caltech 9.0086

4 января 2010 г. – Во время встречи Американского астрономического общества в Вашингтоне ученые объявляют о первых экзопланетах, открытых телескопом Кеплер. Всего существует пять новых миров, называемых Kepler-4b, 5b, 6b, 7b и 8b. 4b размером с Нептун является самым маленьким, в то время как все остальные размером с Юпитер.

20 декабря 2011 г.  — Астрономы объявили об открытии первых планет размером с Землю, вращающихся вокруг звезды, подобной Солнцу. Звезда Кеплер-20 находится примерно в 929 световых годах от нас и имеет пять экзопланет на орбите. Одна, Kepler-20f, была первой обнаруженной экзопланетой, которая меньше Земли. К сожалению, ни один из этих двух миров не находился в обитаемой зоне.

Как подошла к концу основная миссия телескопа Кеплер?

К концу 2011 года было 2326 кандидатов в экзопланеты. Из них 207 были размером с Землю, 680 были примерно в два раза больше Земли, 1181 были размером с Нептун, 203 были размером с Юпитер и 55 считались больше Юпитера.

Последствия были ошеломляющими. Основываясь на данных, ученые подсчитали, что в Млечном Пути может быть до пятидесяти миллиардов планет, в том числе около двух миллиардов миров размером с Землю, из которых не менее полумиллиарда находятся в обитаемой зоне. Считалось, что около 30 000 из них находятся в пределах тысячи световых лет от Земли.

Среди других открытий:

• 18 мая 2012 г. — Объявлено об открытии супермеркурия, но эта планета не похожа ни на одну другую. Примерно в 1500 световых годах от Земли эта планета медленно распадается, вращаясь вокруг своей родительской звезды, и может исчезнуть всего через 200 миллионов лет.
• 21 июня 2012 г. — Объявлена ​​небесная пара планетарных близнецов. Два мира, Kepler-36b и 36c, находятся на расстоянии всего 1,2 миллиона миль друг от друга — примерно в 20 раз ближе, чем любые две планеты в нашей Солнечной системе. Планеты были бы легко видны как сферы в небе друг друга.

Несмотря на эти успехи, телескоп Кеплер потерпел первую из нескольких неудач в июле 2012 года, когда отказало одно из четырех его реактивных колес. Используемый, чтобы удерживать телескоп в правильном направлении, для работы телескопа требовалось три из четырех колес, и, к счастью, телескоп смог продолжить свою работу.

• 26 августа 2012 г. — Открытия продолжились объявлением о Кеплере-47, первой многопланетной системе, вращающейся вокруг двойной звездной системы на расстоянии около 5000 световых лет.
• 20 февраля 2013 г. – Объявлено об открытии Kepler-37b. Самая маленькая известная экзопланета, она лишь немного больше нашей Луны. Он вращается вокруг своей родительской звезды на расстоянии менее одной трети расстояния Меркурия от Солнца. На таком расстоянии маловероятно существование какой-либо жизни.

Художественная концепция Kepler-47, первое открытие нескольких планет, вращающихся вокруг двух солнц. Изображение предоставлено: NASA/JPL-Caltech/T. Пайл

, 15 мая 2013 г. НАСА проводит пресс-конференцию, чтобы объявить об отказе второго реактивного колеса. Поскольку работают только два из четырех колес, программа может быть отменена. Телескоп больше не может указывать на указанную область неба с точностью, необходимой для его основной миссии, и НАСА начинает рассматривать другие варианты. Один из таких вариантов — найти новые способы для телескопа проводить астрономические исследования.

• 30 сентября 2013 г. — Опубликована первая карта облаков экзопланеты Kepler-7b, основанная на данных Kepler.
• 15 октября 2013 г. — Используя данные с «Кеплера», гражданские добровольцы и астрономы из Йельского университета открыли экзопланету Ph2, первую планету, вращающуюся вокруг четверной звездной системы.
• 30 октября 2013 г. — Объявлено об открытии Kepler-78b. Подтверждено, что первая планета размером с Землю является каменистой и с такой же плотностью, как у Земли, она вращается вокруг своей родительской звезды всего за 8,5 часов. Это совершенно негостеприимно для жизни, какой мы ее знаем.

Каковы были некоторые из основных моментов К2, миссии Кеплера «Второй свет»?

26 ноября 2013 года состоялась презентация К2, также известной как «Второй свет», второй крупной миссии Кеплера. Предлагается, чтобы космический телескоп «Кеплер» продолжал поиск экзопланет, но также расширил свои цели, включив в них сверхновые, звездообразование, астероиды и кометы.

• 17 апреля 2014 г. — Объявлено об открытии Kepler-186f. Первый мир размером с Землю, обнаруженный в обитаемой зоне, он обращается вокруг звезды размером с половину Солнца один раз в 130 дней с четырьмя другими планетами в той же системе. Хотя на ее поверхности может быть жидкая вода, планета получает только около трети энергии, которую Земля получает от Солнца. Даже в полдень его родительская звезда будет казаться такой же яркой, как наше Солнце перед закатом.
• 18 декабря 2014 г. — Объявлено об открытии HIP 116454b, первой экзопланеты, обнаруженной в ходе миссии «Второй свет». Суперземля находится примерно в 180 световых годах от нас и вращается слишком близко к своей родительской звезде, чтобы на ней можно было жить.
• 28 января 2015 г. — Объявлено об открытии пяти экзопланет, вращающихся вокруг Kepler-444. Возраст Солнечной системы оценивается примерно в 11,2 миллиарда лет, что делает ее старой известной планетной системой из существующих. Ни один из миров не размером с Землю и не находится в обитаемой зоне.
• 23 июля 2015 г. — Астрономы объявили об открытии 12 экзопланет размером с Землю, находящихся в обитаемых зонах своих родительских звезд. Один из них, Kepler-452b, является первым миром размером с Землю, обнаруженным в обитаемой зоне. Его родительская звезда — звезда типа G2, такая же, как Солнце.
• 11 сентября 2015 г. — KIC 8462852, широко известная как звезда Табби, попала в заголовки газет, когда было объявлено, что данные Кеплера, собранные за четыре года, показывают необъяснимое падение яркости звезды. Объяснения варьировались от огромных инопланетных мегаструктур до более правдоподобного облака пыли, окружающего звезду.
• 21 марта 2016 г.  — Наблюдения Кеплера за двумя взрывающимися звездами привели к первым оптическим измерениям «ударного прорыва» — яркой вспышки ударной волны взрывающейся звезды.
• 13 июня 2016 г.  — Kepler-1647b становится крупнейшей обнаруженной экзопланетой, вращающейся вокруг двойной звездной системы. Считается, что планета по размеру похожа на Юпитер.
• 20 июня 2016 г.  – Объявлено об открытии самой молодой из известных экзопланет. K2-33b — это мир размером с Нептун, которому всего от 5 до 10 миллионов лет, который совершает оборот вокруг своей родительской звезды всего за пять дней.

Представление художника о возможной кометной пыли, вращающейся вокруг звезды Табби. Изображение предоставлено: NASA/JPL-Caltech

. С этого момента Кеплер участвовал в большом количестве проектов, называемых кампаниями, которые отвлекли его внимание от охоты за экзопланетами. Эти кампании включали изучение более 36 000 галактик, центра нашей собственной галактики Млечный Путь, планет Марс и Нептун, комет и астероидов в нашей собственной Солнечной системе, областей звездообразования в Тельце, сверхновых, переменных звезд, Празепе и звезды M67. скопления и красный карлик Вольф 359, прославившийся благодаря телесериалу «Звездный путь: Следующее поколение ».

Наследие космического телескопа «Кеплер»

Кампания 19 должна была стать последней.