กล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์: ดาวเคราะห์นอกระบบดั้งเดิม

Send

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ของนาซ่าเป็นหอดูดาวในอวกาศที่อุทิศให้กับการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะของเราโดยเน้นไปที่การค้นหาดาวเคราะห์ที่อาจมีลักษณะคล้ายโลก หอดูดาวนี้อยู่ในระยะเวลาเพียง 9 ปีนับตั้งแต่เปิดตัวในเดือนมีนาคม 2009 จนถึงการรื้อถอนในวันที่ 15 พฤศจิกายน 2018

ตั้งแต่การเปิดตัวหอดูดาวนักดาราศาสตร์ได้ค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะหรือดาวเคราะห์นอกระบบหลายพันดวงผ่านกล้องโทรทรรศน์นี้เพียงลำพัง ส่วนใหญ่เป็นดาวเคราะห์ที่มีขนาดระหว่างโลกกับดาวเนปจูน (ซึ่งมีขนาดใหญ่เป็นสี่เท่าของโลก) ดาวเคราะห์เหล่านี้จำนวนมากถูกค้นพบในพื้นที่เล็ก ๆ ของกลุ่มดาว Cygnus ซึ่งเคปเลอร์ถูกชี้ไปที่ภารกิจสี่ปีแรกของมัน

เคปเลอร์ค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบ 2,682 ดวงในระหว่างที่ดำรงตำแหน่งและมีดาวเคราะห์มากกว่า 2,900 ดวงที่รอการยืนยันประวัติศาสตร์แสดงให้เห็นว่าส่วนใหญ่เป็นเรื่องจริง ภารกิจยังคงดำเนินต่อไปได้ดีกว่าวันสิ้นสุดที่กำหนดแม้ว่าปัญหาเกี่ยวกับการชี้ให้เห็นในปี 2013 บังคับให้ผู้จัดการภารกิจสร้างภารกิจ K2 ซึ่งเคปเลอร์เหวี่ยงมุมมองไปยังจุดต่างๆ

ในช่วงปีแรก ๆ ของการล่าดาวเคราะห์นอกระบบนักดาราศาสตร์สามารถหาดาวก๊าซยักษ์ขนาดใหญ่ที่สุดได้ - ขนาดของดาวพฤหัสและใหญ่กว่า - ซึ่งอยู่ใกล้ดาวฤกษ์แม่ของมัน การเพิ่มเคปเลอร์ (เช่นเดียวกับการล่าดาวเคราะห์ - จากพื้นดินที่ซับซ้อน) หมายความว่ามีการค้นพบ "ซูเปอร์ - เอิร์ ธ " หรือดาวเคราะห์ที่มีขนาดใหญ่กว่าโลกเล็กน้อย แต่มีพื้นผิวเป็นหิน การค้นพบของเคปเลอร์ยังช่วยให้นักดาราศาสตร์เริ่มจัดกลุ่มดาวเคราะห์นอกระบบเป็นประเภทต่าง ๆ ซึ่งช่วยให้เข้าใจถึงต้นกำเนิดของมัน

ภารกิจหลัก

เคปเลอร์มูลค่า $ 600 ล้านเปิดตัวในปี 2009 โดยคาดว่าจะใช้เวลาหนึ่งปี มันเป็นส่วนหนึ่งของโปรแกรมค้นพบของนาซ่าซึ่งกำหนดเป้าหมายยานอวกาศราคาประหยัดสำหรับการสำรวจระบบสุริยะ เคปเลอร์ได้รับเลือกในปีพ. ศ. 2544 ในเวลาเดียวกันกับ Dawn ยานอวกาศที่ไปเยี่ยมโลกเล็ก ๆ เวสต้าและเซเรส

เมื่อมองไปที่จุดคงที่ในกลุ่มดาว Cygnus กล้องโทรทรรศน์เคปเลอร์จะตรวจสอบดาวฤกษ์ในแถบลำดับหลัก 100,000 ดวงอย่างต่อเนื่อง กล้องโทรทรรศน์พบดาวเคราะห์นอกระบบโดยดูดาวที่มืดลงเมื่อดาวเคราะห์ผ่านหน้าพวกมัน

เนื่องจากการหรี่แสงดาวยังสามารถเกิดขึ้นได้ด้วยวิธีอื่น (เช่นดาวดวงอื่น ๆ กำลังเล็มพื้นผิวเล็กน้อย) ในช่วงแรก ๆ ดาวเคราะห์เหล่านี้ได้รับการยืนยันผ่านกล้องโทรทรรศน์อื่น ๆ โดยทั่วไปแล้วโดยการวัดแรงโน้มถ่วง

อย่างไรก็ตามในเดือนกุมภาพันธ์ 2014 นักดาราศาสตร์ได้บุกเบิกเทคนิคใหม่ที่เรียกว่า "การตรวจสอบโดยหลายหลาก" ซึ่งทำงานในระบบดาวเคราะห์หลายดวง ดาวฤกษ์ที่มีดาวเคราะห์หลายดวงอยู่รอบ ๆ นั้นมีความเสถียรตามแรงโน้มถ่วงตามทฤษฎีในขณะที่ดาวฤกษ์ที่เป็นส่วนหนึ่งของระบบดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้กันน่าจะมีระบบที่ไม่เสถียรมากขึ้นเนื่องจากแรงโน้มถ่วงมหาศาลของดาวแต่ละดวง ด้วยเทคนิคนี้ทีมได้เปิดตัวดาวเคราะห์ 715 ดวงในการปล่อยครั้งเดียวซึ่งเป็นการประกาศครั้งเดียวที่ใหญ่ที่สุด [คลังภาพ: โลกแห่งเคปเลอร์ดาวเคราะห์]

เคปเลอร์ได้รับการอนุมัติไกลเกินกว่าความยาวภารกิจดั้งเดิมและใช้งานได้ดีจนถึงเดือนพฤษภาคม 2556 เมื่อล้อปฏิกิริยาตอบสนองหรือลูกข่างไจโรสโคปตัวที่สองล้มเหลว กล้องโทรทรรศน์ต้องการอุปกรณ์เหล่านี้อย่างน้อยสามตัวเพื่อให้อยู่ในทิศทางที่ถูกต้อง ในเวลานั้นองค์การนาซ่ากล่าวว่ากล้องโทรทรรศน์ยังคงอยู่ในสภาพดีเป็นอย่างอื่นและตรวจสอบความคิดภารกิจสำรองสำหรับฮาร์ดแวร์

ภารกิจใหม่

ภายในไม่กี่เดือนเอเจนซี่ก็มาพร้อมกับภารกิจที่เรียกว่า "K2" ภารกิจนี้จะใช้ลมสุริยะเป็นหลักในการทำให้กล้องโทรทรรศน์คงที่ในช่วงเวลาหลายเดือน จากนั้นประมาณสี่ครั้งต่อปีกล้องโทรทรรศน์ซึ่งยาวประมาณ 15 ฟุต (4.7 เมตร) และเส้นผ่านศูนย์กลาง 9 ฟุต (2.7 เมตร) จะย้ายไปยังมุมมองที่แตกต่างกันเมื่อดวงอาทิตย์เข้าใกล้เซ็นเซอร์มากเกินไป

ในขณะที่การค้นพบดาวเคราะห์น้อยลงด้วยภารกิจใหม่การค้นพบใหม่ยังคงได้รับการประกาศ ภายในเดือนมกราคม 2559 มีการค้นพบดาวเคราะห์ใหม่มากกว่า 100 ดวงด้วยวิธี K2 เอียนครอสฟิลด์นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแอริโซนากล่าวในระหว่างการประชุมประจำปีของสมาคมดาราศาสตร์อเมริกันกล่าวว่านี่เป็นการตรวจสอบความสามารถทั้งหมดของโปรแกรม K2 ในการค้นหาดาวเคราะห์จริงที่น่าเชื่อถือจำนวนมาก

Kepler ตรวจสอบระบบ TRAPPIST-1 ซึ่งน่าจะมีดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลกอยู่ในนั้นระหว่างเดือนธันวาคม 2559 ถึงมีนาคม 2560 ในเดือนกุมภาพันธ์ทีมนักดาราศาสตร์อีกคนหนึ่งประกาศว่าพบดาวเคราะห์ขนาดใหญ่มากขึ้น จากนั้นนักวิทยาศาสตร์ของ Kepler ก็ปล่อยข้อมูลดิบจากการสำรวจ TRAPPIST-1 ของพวกเขาเพื่อให้ทีมอื่นวิเคราะห์หากพวกเขาสนใจ

ในเดือนกุมภาพันธ์ 2018 องค์การนาซ่าได้ปล่อยข้อมูลเคปเลอร์ออกมาอีกครั้งโดยมีดาวเคราะห์ดวงใหม่ 95 ดวงที่ถูกค้นพบระหว่างภารกิจ K2 หนึ่งในดาวเคราะห์เหล่านั้นกำลังโคจรรอบดาวฤกษ์ที่สว่างไสวทำให้มันเป็นตัวเลือกที่ง่ายสำหรับการติดตามโดยหอสังเกตการณ์ภาคพื้นดิน

การค้นพบที่สำคัญ

ความสำเร็จที่สำคัญของเคปเลอร์คือการค้นพบระบบดาวเคราะห์ที่มีอยู่หลากหลาย ระบบดาวเคราะห์สามารถอยู่ในรูปแบบที่กะทัดรัดภายในขอบเขตของวงโคจรของดาวพุธ พวกเขายังสามารถโคจรรอบดาวสองดวงได้เหมือนกับ Tatooine ในจักรวาล Star Wars และในการค้นพบที่น่าตื่นเต้นสำหรับผู้ที่แสวงหาสิ่งมีชีวิตนอกโลกกล้องโทรทรรศน์เผยว่าดาวเคราะห์หินขนาดเล็กที่คล้ายกับโลกนั้นพบได้บ่อยกว่าดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ใหญ่อย่างจูปิเตอร์

นาซ่ามีการประกาศอย่างกว้างขวางในเดือนกุมภาพันธ์ 2014 เมื่อสองปีแรกของการสังเกตเคปเลอร์อนุญาตให้นักดาราศาสตร์ยืนยันโลกใหม่ 715 แห่งในระยะเวลาหนึ่ง การปล่อยข้อมูลจำนวนมากนั้นเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าของจำนวนดาวเคราะห์ที่รู้จักถึงเกือบ 1,700

ข้อมูลจำนวนมากออกมาอีกครั้งในเดือนพฤษภาคม 2559 โดยมีดาวเคราะห์ใหม่ 1,284 แห่งประกาศ เคปเลอร์ค้นพบในเวลานั้นมีดาวเคราะห์ทั้งสิ้น 2,235 ดวงโดยมีจำนวนดาวเคราะห์นอกระบบที่ค้นพบทั้งหมด

ปีต่อมาในเดือนมิถุนายน 2017 ได้มีการเปิดเผยข้อมูลขั้นสุดท้ายจากภารกิจหลักของเคปเลอร์ ดาวเคราะห์ที่ได้รับการยืนยันของเคปเลอร์ได้รับการปรับปรุงเป็น 2,335 เมื่อรวมดาวเคราะห์ที่มีศักยภาพจำนวนรวมทั้งหมดอยู่ที่ 4,034

เคปเลอร์ก็ผ่านภารกิจในการค้นหาดาวเคราะห์โดยประมาณขนาดของโลกในบริเวณที่เป็นดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์นอกระบบขนานนามว่า Kepler-69c อยู่ห่างออกไปประมาณ 2,700 ปีแสงและมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1.5 เท่าของโลก

โลกแปลกประหลาดอื่น ๆ ที่ค้นพบโดยกล้องโทรทรรศน์นั้น ได้แก่ Kepler-62e และ Kepler-62f ซึ่งเป็นโลกน้ำสองแห่งที่มีมหาสมุทรทั่วโลกซึ่งตรงกันข้ามกับโลกซึ่งมีพื้นที่แห้งแล้งจำนวนมาก ดาวเคราะห์อยู่ห่างออกไปประมาณ 1,200 ปีแสงในกลุ่มดาวไลราและอยู่ใกล้กับขนาดของโลก

การสำรวจระยะยาวของเคปเลอร์ของดาว KIC 8462852 เผยให้เห็นรูปแบบที่แปลกประหลาดของการลดแสงและความสว่าง นักดาราศาสตร์ยังคงพยายามค้นหาลักษณะของการเปลี่ยนแปลงความสว่างซึ่งเกิดจากดาวหางไปยังวงแหวนฝุ่นที่ไม่เท่ากันจนถึงคำอธิบายที่มีโอกาสน้อยกว่าที่มันเป็นโครงสร้างของมนุษย์ต่างดาว

ความสามารถของเคปเลอร์ในการดูความสว่างที่เปลี่ยนแปลงของดวงดาวนั้นถูกนำไปใช้กับกลุ่มดาวลูกไก่ซึ่งเป็นกลุ่มดาวที่รู้จักกันดีซึ่งอยู่ห่างออกไปเพียง 400 ปีแสงและมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ข้อสังเกตของเคปเลอร์ให้การติดตามความแปรปรวนที่ดีที่สุด

สิ้นสุดภารกิจ

เคปเลอร์เปิดตัวพร้อม hydrazine 3 แกลลอน (12 กิโลกรัม) ในถังเชื้อเพลิง น้ำมันเชื้อเพลิงให้พลังขับดันที่ช่วยแก้ไขการดริฟท์และการซ้อมรบขนาดใหญ่รวมถึงการชี้ไปที่มุมมองใหม่และปรับทิศทางเครื่องส่งสัญญาณไปยังโลกเพื่อรับข้อมูลวิทยาศาสตร์ downlink และรับคำสั่ง เนื่องจากเคปเลอร์ไม่มีมาตรวัดที่แม่นยำบนถังน้ำมันเชื้อเพลิงวิศวกรจึงสามารถประมาณได้เมื่อน้ำมันเชื้อเพลิงหมดเท่านั้น ในเดือนมีนาคม 2018 องค์การนาซ่าประกาศว่าคาดว่าถังน้ำมันของยานอวกาศจะแห้งในเดือนถัดไป อีกเจ็ดเดือนต่อมาในวันที่ 30 ตุลาคมนาซ่ายืนยันว่าเคปเลอร์ออกจากแก๊สและยานอวกาศถูกปลดประจำการอย่างเป็นทางการเมื่อวันที่ 15 พฤศจิกายน

ในขณะที่เคปเลอร์ถึงจุดสิ้นสุดอายุการใช้งานของภารกิจแล้วยานอวกาศอื่นก็อยู่ในตำแหน่งที่จะเข้ามาแทนที่ ยานอวกาศการล่าดาวเคราะห์นอกระบบใหม่ที่เรียกว่า Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) เปิดตัวเมื่อวันที่ 18 เมษายน 2018 และเริ่มรวบรวมข้อมูลในวันที่ 25 กรกฎาคมซึ่งแตกต่างจากเคปเลอร์ TESS ไม่ได้ชี้ไปในทิศทางเดียว ยานอวกาศมีแผนที่จะสแกนประมาณ 85 เปอร์เซ็นต์ของท้องฟ้าในระหว่างภารกิจสองปีแรก เจ้าหน้าที่ผู้ปฏิบัติการคาดหวังว่า TESS จะเปิดเผยหลักฐานของดาวเคราะห์หินจำนวนไม่กี่โหลที่อยู่ใกล้กับโลกของเราและดาวเคราะห์อื่น ๆ อีกมากมายทุกประเภทสร้างขึ้นบนมรดกของเคปเลอร์

แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม: