Za poslední dekádu a půl celkem 4.164 tis planety byly objeveny mimo naši sluneční soustavu, zatímco dalších 5220 čeká na potvrzení. Většinu z nich odhalili ctihodní Keplerův vesmírný dalekohled , zatímco zbytek byl pozorován Satelit pro průzkum tranzitujících exoplanet (TESS) a kombinaci dalších satelitů a pozemních dalekohledů.
Ale v tom, co je nový záznam, byla nedávno pozorována známá super-Země Arcsecond Space Telescope umožňující výzkum v astrofyzice (ASTERIA) malá družice – což z ní dělá nejmenší observatoř pro pozorování exoplanety. Tato mise vedená týmem z Massachusettského technologického institutu (MIT) prokázala, že malé družice mohou ve vesmíru plnit složité úkoly, které běžně provádějí velké observatoře.
Tým odpovědný za tento průlom vedla Mary Knappová, vědecká pracovnice s MIT Haystack Observatory . Připojil se k ní tým astrofyziků a planetárních vědců z MIT, fyziků z MIT Kavliho institut pro astrofyziku a výzkum vesmíru a výzkumníci z Centrum pro vesmír a obyvatelnost (CSH) na univerzitě v Bernu a v laboratoři Jet Propulsion Laboratory NASA.
Umělecký koncept 55 Cancri e, který má pravděpodobně atmosféru hustší než zemská, ale se složením, které by mohlo být podobné zemské atmosféře. Poděkování: NASA/JPL
ASTERIA CubeSat, který byl původně nasazen na nízkou oběžnou dráhu Země (LEO) v listopadu 2017 z Mezinárodní vesmírné stanice (ISS), je technologickým demonstrátorem s hlavním cílem. Více než cokoli jiného byl navržen tak, aby ukázal, že malé satelity mohou provádět studie exoplanet – něco, co dosud vyžadovalo vesmírné observatoře v hodnotě mnoha miliard dolarů.
Jak tým popisuje ve své studii, která se nedávno objevila v Astrophysical Journal , ASTERIA to dokázala úspěšným pozorováním 55 Rakovina e . Tato super-Země, která byla objevena v roce 2004 (což je jedna z prvních), je více než dvakrát větší než Země a 8krát hmotnější. Také obíhá kolem své hvězdy – oranžového trpaslíka hlavní sekvence typu K – ve vzdálenosti 0,01544 AU (1,5 % vzdálenosti mezi Zemí a Sluncem).
Vzhledem ke své těsné blízkosti je 55 Cancri e vystaveno obrovskému množství tepla a je slapově uzamčeno se svým sluncem (kde na něj neustále míří jedna tvář). Kvůli tomu vědci spekulují, že povrch planety může být celý pokrytý lávou. Díky své velikosti, oběžné dráze a krátké oběžné době (16 hodin 48 minut) je také hlavním cílem pro mise na lov exoplanet pomocí Tranzitní metoda .
Tyto vlastnosti z něj také učinily perfektní cíl pro testování schopností ASTERIA. Původně bylo účelem kosmické lodi testovat technologie a vyvíjet nové schopnosti pro budoucí mise. Tým, který za tím stojí, byl však také schopen vyvinout schopnost jemného ovládání zaměřování – to znamená, že kosmická loď je schopna zůstat stabilně zaměřena na objekt po dlouhou dobu.
Elektrický testovací inženýr Esha Murty (vlevo) a vedoucí integrace a testování Cody Colley (vpravo) připravují kosmickou loď ASTERIA v dubnu 2017. Uznání: NASA/JPL-Caltech
To je nezbytné, pokud jde o detekci periodických poklesů jasnosti hvězdy, protože jakékoli nárazy nebo vibrace mohou vést k falešným signálům. Než mise skončila, kosmická loď byla schopna zůstat stabilní dostatečně dlouho, aby detekovala 55 Cancri e detekcí tranzitních signálů. Původně měla mise trvat 90 dní, ale byla třikrát prodloužena, než tým v prosinci ztratil kontakt s CubeSatem.
Jak řekla Vanessa Baileyová, hlavní vyšetřovatelka vědeckého týmu ASTERIA exoplanet, v tiskové zprávě NASA:
„Detekce této exoplanety je vzrušující, protože ukazuje, jak se tyto nové technologie spojují v reálné aplikaci. Skutečnost, že ASTERIA vydržela více než 20 měsíců po svém hlavním poslání, což nám poskytlo cenný čas navíc na vědu, zdůrazňuje skvělé inženýrství, kterého bylo dosaženo v JPL a MIT.
Je však důležité poznamenat, že tranzitní signál sám o sobě nestačil k označení úspěšné detekce. Je to proto, že 55 Cancri e blokuje pouze 0,04 % světla své hostitelské hvězdy a takové poklesy jsou často připisovány jiným astronomickým jevům. Z tohoto důvodu ASTERIA provedla to, co je známé jako „okrajová detekce“, kde bylo nutné získaná data porovnat s předchozími pozorováními planety.
ASTERIA se rozmístila z Mezinárodní vesmírné stanice 20. listopadu 2017. Poděkování: NASA/JPL-Caltech
Nicméně skutečnost, že 55 Cancri e je tak náročné najít pomocí optiky CubeSat, z toho dělá pro ASTERIA velký úspěch. Mary Knappová, vědecká pracovnice projektu ASTERIA na Haystack Observatory MIT a hlavní autorka studie, řekl :
„Šli jsme po tvrdém cíli malým dalekohledem, který ani nebyl optimalizován pro vědecké detekce – a dostali jsme ho, i když jen stěží. Myslím, že tento dokument potvrzuje koncept, který motivoval misi ASTERIA: že malá kosmická loď může něčím přispět k astrofyzice a astronomii.
Zatímco od CubeSatů nelze očekávat, že budou soupeřit s většími kosmickými loděmi pro lov exoplanet – jako je např Satelit pro průzkum tranzitujících exoplanet (TESS) nebo ten, který bude brzy spuštěn Vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST) – mise ASTERIA ukazuje, že menší observatoře mohou hrát podpůrnou roli. Vzhledem k tomu, že malé satelity mají menší nároky na čas než velké observatoře, mohly by sledovat hvězdy mezi většími průzkumy.
V tomto ohledu jde ASTERIA ve stopách Kanadské vesmírné agentury Mikrovariabilita a oscilace hvězd mise (MOST), která provedla první detekci tranzitu 55 Cancri e v roce 2011. Ve srovnání s MOSTem má ASTERIA a její součásti šestinový objem, což z ní dělá nejmenší satelity pro lov planet v historii.
Umělcův dojem, jak by mohla vypadat exoplaneta podobná Zemi. Kredit: ESO.
Astrofyzička z MIT Sara Seager (hlavní výzkumník pro ASTERIA) si do budoucna představuje následnou misi zahrnující konstelaci šesti satelitů, které by byly dvakrát větší než ASTERIA. Seager byl nedávno oceněný grant NASA Astrophysics Science SmallSat Studies na vývoj tohoto konceptu mise, který by hledal exoplanety podobné Zemi kolem blízkých hvězd podobných Slunci.
To zdůrazňuje to, co je pravděpodobně největším přínosem mise ASTERIA, což je způsob, jakým testovala technologie, které umožní malým satelitům provádět složité astronomické průzkumy. Jako Akshata Krishnamurthy, spoluřešitel a spoluvedoucí analýzy vědeckých dat pro ASTERIA v JPL, vysvětlil :
„Tato mise byla především o učení. Objevili jsme tolik věcí, které budoucí malé družice zvládnou lépe, protože jsme nejprve předvedli technologii a schopnosti. Myslím, že jsme otevřeli dveře.'
V budoucnu se pravděpodobně dočkáme roje malých satelitů nebo dokonce mikrosatelity scházejí, aby prováděli pozorování, interferometrii a další pokročilé formy astronomie. To umožní levnější starty, snížené riziko a větší dostupnost, o čemž je celá obnovená éra vesmírného průzkumu.
Další čtení: NASA/JPL