Indul a közeli exobolygók feltérképezése

Éjszaka egy Falcon-9 rakéta orrában pályára állt a TESS, vagyis a Transiting Exoplanet Survey Satellite, a NASA kis költségvetésű Explorer misszióinak legújabb képviselője. Az MIT kutatói által irányított űrtávcső a következő lépés az exobolygók felfedezéséhez, de egyben az áthidaló lépést is jelent a bolygók felfedezése és részletes megismerése között.


A TESS elődjének tekinthető, még mindig dolgozó, de már utolsó üzemanyag-tartalékait felélő Kepler űrtávcső egy bizonyos kérdésre kereste a választ: mennyire gyakoriak a Földhöz hasonló méretű és hőmérsékletű bolygók a Naphoz hasonló csillagok körül. Ehhez a Kepler egyetlen égterületet bámult, 4 éven át. Innen aztán több ezer bolygójelöltet fel is fedezett, de volt egy kis bökkenő. A legtöbb bolygó és csillaga egyszerűen túl távoli és halvány ahhoz, hogy a felfedezésük után részletesebben is meg lehessen őket vizsgálni. A gyakran néhány ezer fényévre lévő bolygók, bolygójelöltek közül sokat a Kepler nélkül jó darabig nem is fogunk viszontlátni.

A TESS kiötlői, George Ricker vezetésével, inkább más kérdést tettek fel. Ők a teljes égbolt átbogarászását tűzték ki célul, hogy megtalálják a Naphoz közeli bolygórendszereket. Több ezer fényévek helyett a néhány tucattól néhány száz fényévig terjedő távolságú csillagokra koncentrálnak, és körülöttük keresnek kőzetbolygókat, akár a lakhatósági zónába esőket is. Ehhez a Kepler távcsövénél kisebb méretű, de sokkal nagyobb látómezejű optikára volt szükségük.


Az emberek az űrtávcső mögött: Sara Seager, a tudományos igazgatóhelyettes és George Ricker a program vezető kutatója (középen).Fotó: NASA


A kész TESS űrtávcső a végső tesztek alatt.Fotó: NASA/MIT/Orbital ATK


Az űrtávcsövet ezért nem is egy, hanem rögtön négy kis, 10 cm átmérőjű lencsés távcsővel szerelték fel, amik egymás fölé és alá néznek. A négy távcső együtt hatalmas területet fed le: összesen 24x96 fokos látómezejük a teljes égbolt 5%-át jelenti. Ezen a területen fél óránként rögzíteni fogja minden egyes csillag fényváltozásait, egy kis részükről pedig két percenként végez majd méréseket. Egy-egy területet 27 napig fog folyamatosan megfigyelni, majd odébbfordul. A látómezők ugyanakkor úgy vannak kiosztva, hogy az elfordulás a legfelső kamera középpontja körül történik, így azt a területet egy éven át folyamatosan meg tudja majd figyelni. Az űrtávcső az első évben a déli égboltot fogja feltérképezni, majd átfordul, és az északi égboltot járja be.

A TESS persze nem fogja látni magukat a bolygókat azokkal az apró távcsövekkel. De amelyik csillag körül jó szögben keringenek a bolygók, és minden keringésnél elvonulnak köztünk és a csillag felszíne között, annak a fényességében rövid időre kis csökkenéseket lehet majd látni: ez a fedési exobolygók felfedezésének alapelve. Persze ebből az is következik, hogy az egész egy nagy lottó, több százezer csillag közül csak néhány ezer esetében lehet arra számítani, hogy pont jó szögben keringenek a bolygók: ezeket fogja majd megtalálni a TESS. A várakozások szerint több ezer bolygót fog majd felfedezni, a Napnál kisebb és nagyobb csillagok körül is, és ezek közül több tucat lesz, amelyik akkora, vagy kisebb méretű, mint a Föld.


A Kepler egy keskeny sávban, nagy távolságokig kereste az exobolygókat, a TESS viszont égi szomszédainkat fogja feltérképezni.Fotó: Zach Berta-Thompson


A négy kamera látómezejének elhelyezkedése. Az egyetlen terület, amit elkerülnek, az ekiptika, a Naprendszer fősíkja, ahol a nagybolygók és a Hold látszanak keringeni.Fotó: Joshua Winn/NASA


Így fogja a négy kamerával körös-körül feltérképezni az égboltot a TESS. Szebb animációk itt.Fotó: Goddard Media Studios


De miért jó nekünk, hogy még több exobolygót fogunk ismerni? Mert ezeket, ellentétben a Kepler találataival, aztán részletesebben is fel lehet térképezni. A TESS mérési programja kifejezetten úgy van kidolgozva, hogy megkeresse a (remélhetőleg) 2020-ban már pályára álló James Webb űrtávcső, illetve a 2022-24 körül elkészülő, 30-40 méteres földi óriástávcsövek számára a legjobb célpontokat. Ezek között a bolygók között lehetnek majd például majd az első kőzetbolygók, amelyeknek a légköri összetételét sikerül kimérni. És persze ha sikerül kiméri az összetételt, talán az élet, vagy legalábbis az élet lehetőségének jelei is felbukkanhatnak majd köztük.

Persze a csillagok nagy része körül nem fog bolygót találni a TESS. Ettől még ezek a mérések nem mennek a kukába: bár a TESS, a neve alapján exobolygászati űrtávcső, valójában az általa előállított tudomány jelentős része a csillagokról fog szólni. A folyamatos, nagy pontosságú fényességmérések sorozatai rengeteg fizikai információt szállítanak lényegében mindegyik csillagtípusról, legyen az a Naphoz hasonló, vagy éppen teljesen más. A csillagok vizsgálata az exobolygók szempontjából is lényeges, hiszen a legtöbb információnk róluk közvetett, a csillag megfigyeléseiből leszármaztatott: minél jobban ismerjük a csillagot, annál jobban ismerjük a bolygóit is. Ezeknek az adatoknak a feldolgozására egy több száz kutatót összefogó, európai súlypontú tudományos konzorcium jött létre. 

Ráadásul bár a TESS egy amerikai misszió, mégis van benne szignifikáns magyar jelenlét, az MTA CSFK Csillagászati Intézete kutatói által. Pál András az MIT munkatársaival dolgozik együtt azon, hogy az űrtávcsőről leérkező adatokat minél gyorsabban feldolgozhassák és ellenőrizhessék, és kiszúrják az ígéretes bolygójelölteket. Ráadásul az általa létrehozott Légyszem kamera kiválóan alkalmas lesz a 27 napnyi űrmérések hosszabb távú kiegészítésére, bár kisebb pontossággal. A csillagok vizsgálatába pedig a teljes SPEX (Space Photometry, Stellar Pulsations and Exoplanets) kutatócsoport kapcsolódik be: a csoport vezetője, Szabó Róbert, egyben a nemzetközi konzorcium cefeida és RR Lyrae változócsillagokat vizsgáló munkacsoportjának irányításáért is felel.

Még közel két hónapnyi út és egy Hold melletti elrepülés vár az űrtávcsőre, mire eléri végleges pályáját (a sárgát).Fotó: NASA/MIT

Feltéve, hogy minden jól megy a következő hetekben. Bár a TESS már a Föld körül kering, még nem érte el a végleges pályáját. Ehhez először még el kell majd repülnie a Holdig, hogy ott egy hintamanőverrel álljon egy igen ferde, 40 fokos dőlésű, elnyúlt pályára. A végleges pálya különlegessége, hogy pont kétszer járja körül a Földet, amíg a Hold egyszer, és így az űrtávcső sosem fog igazán közel kerülni a Holdhoz, ami így alig lesz hatással az űrtávcső keringésére, és évtizedekig stabil maradhat. Úgyhogy bár a jelenlegi küldetése csak két évig tart, akár sokkal hosszabb ideig is térképezheti az égboltot, és így végül sokkal távolabb keringő bolygókat is felfedezhet - amíg a NASA hajlandó lesz  fedezni a meghosszabbítások költségeit.


Népszerű
Uralkodj magadon!
Új kommentelési szabályok vannak 2016. január 21-től. Itt olvashatod el, hogy mik azok, és itt azt, hogy miért vezettük be őket.