znajduje się ok. 600
lat świetlnych od
Układu Słonecznego w

Sonda Kepler odkryła planetę najbardziej podobną do Ziemi

Krąży ona dramatycznie blisko swego słońca – poinformowali naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) w magazynie „Nature”. Jeżeli istnieje piekło, to właśnie tam, 400 lat świetlnych od Ziemi, czyli całkiem niedaleko, jak na rozmiary Wszechświata. Andrew-Howard-Hawaii-UniversityFrancesco-Pepe-SwitzerlandPomiarów dokonał zespół kierowany przez dr Andrew Howarda (Institute for Astronomy, University of Hawaii w Manoa, który zmierzył masę planety z obserwatorium Kecka na Mauna Kea na Hawajach. Równoległe badania przeprowadzone przez dr Francesco Pepe (Uniwersytet w Genewie, Szwajcaria, zostały opublikowane w tym samym numerze. Doniesienie „Nature” z 31 października pojawiło się kilka dni po informacji, że liczba odkrytych planet poza Układem Słonecznym przekroczyła tysiąc. To są tylko potwierdzone odkrycia i zaledwie – jesteśmy dziś prawie pewni – mały ułamek wszystkich planet Drogi Mlecznej.
 

Arnaud-Cassan-Astrophysic Według analizy statystycznej przeprowadzonej w zeszłym roku przez naukowców pod kierunkiem Arnauda Cassana z Paryskiego Instytutu Astrofizyki na każde dwie gwiazdy przypadają średnio trzy planety. Powinno być ich więc w sumie blisko 150 miliardów! I to tylko w naszej Galaktyce. Sam kosmiczny teleskop Keplera, dopóki w połowie roku nie uległ awarii, w ciągu czterech lat pracy wytypował blisko 3,6 tys. gwiazd, które najpewniej mają układy planetarne.

Ich blask ulega przyćmieniu, jakby w regularnych odstępach czasu zasłaniała je wędrująca wokół gwiazdy planeta. Na razie tylko 156 z nich zostało potwierdzonych, ale astronomowie oceniają, że Kepler nie mylił się w ponad 90% przypadków. Nazywam się Kepler 78b. I jestem z piekła rodem Planeta, o której donosi czwartkowe „Nature”, także została wykryta przez ten teleskop. Nazywa się Kepler 78b (KIC 8435766 b) i okrąża swe słońce raz na 8,5 godziny. Oznacza to, że znajduje się na bardzo ciasnej orbicie, niezwykle blisko gwiazdy, około 40 razy bliżej niż odległość między Merkurym i Słońcem. Gdybyśmy stanęli na jej powierzchni, widzielibyśmy tuż nad sobą ogromną tarczę słońca, która wypełnia niemal połowę nieba – od horyzontu po zenit. To gwiazda młodsza (liczy sobie 600 mln lat), nieco mniej masywna i trochę mniej gorąca od Słońca. Centralna gwiazda układu Kepler 78, KIC 8435766 (Kepler Input Catalog) to żółty karzeł położony w gwiazdozbiorze Łabędzia, ma charakterystyki zbliżone do Słońca: podobny typ widmowy, masę 0,84 masy Słońca oraz promień szacowany na 0,73 promienia Słońca. Niemniej jednak naukowcy oceniają, że w takiej bliskości gwiazdy temperatura na dziennej powierzchni planety przekracza 2 tys. st. C. Z pewnością jest tam zbyt gorąco na życie, jakie znamy. Natomiast jest to pierwszy glob, który swoją posturą i budową tak bardzo przypomina Ziemię. Ze zmniejszenia jasności gwiazdy przez przechodzącą nad jej tarczą planetę (to zaciemnienie mierzył Kepler), udało się wyliczyć jego średnicę – jest ledwie o 20% większa niż średnica naszego globu. Teraz w „Nature” dwa zespoły badaczy także wyliczają jego masę. Było to bardzo trudne zadanie, bo masę planety mierzy się, sprawdzając, jak mocno zmienia ona ruch macierzystej gwiazdy.
 

Nazwa i odkrycie Układ planetarny został odkryty w ramach misji Kepler, skąd pochodzi jego nazwa, numer „62” oznacza, że jest to sześćdziesiąty drugi obiekt tego typu skatalogowany w ramach tej misji. Planety układu zostały odkryte metodą tranzytową. Charakterystyka Gwiazda Gwiazda centralna układu, skatalogowana wcześniej jako 2MASS J18525105+4520595, jest mniejsza i chłodniejsza od Słońca. Gwiazda należy do typu pomarańczowych karłów (typ widmowy K2V). Jej promień wynosi około 62% R☉, a jej masa około 69% M☉. Jej jasność stanowi zaledwie jedną piątą jasności Słońca, a temperatura powierzchni wynosi około 4925 ± 70 K.

 
Wiek gwiazdy wynosi siedem miliardów lat, czyli jest ona sporo starsza od Słońca, położona jest w gwiazdozbiorze Lutni i odległa o około 1200 lat świetlnych od Ziemi. Układ planetarny Układ planetarny składa się z pięciu planet, z czego dwie znajdują się w ekosferze, co oznacza, że na ich powierzchni mogą panować odpowiednie warunki do powstania życia podobnego do życia istniejącego na Ziemi. Planeta Kepler-62f jest o 40% większa od Ziemi, co czyni ją, w momencie ogłoszenia jej odkrycia, najbardziej zbliżoną
 

 Zakładając, że na tych planetach istnieje atmosfera podobna do ziemskiej, to temperatura ich powierzchni wynosiłaby około 30°C (62e) i -28°C (62f). Wnioskując z ich rozmiaru, są to najprawdopodobniej planety oceaniczne Średnice wszystkich planet, począwszy od najbliższej słońca do najdalszej, wynoszą odpowiednio 1,31, 0,54, 1,95, 1,61 i 1,41 promienia Ziemi. Masy planet nie zostały dokładnie określone i podane są w przybliżeniu ich maksymalne teoretycznie wyliczone wartości.
 

Kosmiczny Teleskop Keplera Kepler – teleskop kosmiczny agencji NASA poszukujący ziemiopodobnych planet pozasłonecznych. Został umieszczony na orbicie wokółsłonecznej 7 marca 2009 roku, w ramach 10. misji programu Discovery. Ma aperturę 0,95 m, masę 1052,4 kilogramów w momencie startu i jest wyposażony w największą matrycę CCD do tej pory wyniesioną w kosmos, posiadającą 95 megapikseli. Po przedłużeniu misji (planowanej wstępnie na 3,5 roku), jego obserwacje potrwać miały co najmniej do roku 2016. Poważna awaria wymusiła przeformułowanie programu badań; teleskop Kepler realizuje obecnie misję „K2”. Dzięki misji odkryto ponad 2300 planet pozasłonecznych. Nazwa teleskopu honoruje szesnastowiecznego astronoma Jana Keplera – odkrywcę trzech praw ruchu planet wokół Słońca. Całkowity koszt misji szacowany jest na 591 mln USD (2009). Cele misji Obszar badany przez sondę Kepler na tle mapy nieba Głównym celem misji jest określenie częstotliwości występowania układów planetarnych w kosmosie i różnorodności ich struktur. Ma to być zrealizowane przez obserwowanie dużego zbioru gwiazd i określenie:
 

Matryca elementów CCD teleskopu Kepler

jak często planety skaliste występują w ekosferach różnych typów gwiazd, jakie typy planet występują częściej, a jakie rzadziej, jak często występują systemy z wieloma planetami i jak wiele planet mogą zawierać, jak często występują gorące jowisze i jakie są ich przeciętne parametry, wokół jakich gwiazd najczęściej występują systemy planetarne. Sonda miała obserwować zmiany jasności ponad 100 000 tych samych gwiazd przez co najmniej 3,5 roku, w poszukiwaniu okresowych tranzytów planet. Z tego względu nie mogą być one niczym przesłaniane przez cały czas trwania misji. Do obserwacji wybrano region pogranicza gwiazdozbiorów Łabędzia i Lutni.

Dla losowej orientacji orbity w stosunku do kierunku patrzenia, prawdopodobieństwo zaobserwowania tranzytu jest równe stosunkowi średnicy gwiazdy do średnicy orbity planety. Dla układu identycznego do naszego, prawdopodobieństwo zaobserwowania tranzytu Ziemi wynosiłoby około 0,47%, a Wenus około 0,65%. Zakładając, że planety obiegają gwiazdę w tej samej płaszczyźnie, zaobserwowanie jednej znacząco zwiększa prawdopodobieństwo zaobserwowania innych. Przykładowo, odległy obserwator po wykryciu tranzytu Ziemi miałby około 12% szans zaobserwowania również tranzytu Wenus.
 

Misja Kepler została zaprojektowana tak, aby uzyskać możliwie dużą szansę wykrycia planet podobnych do Ziemi. Ponieważ będzie obserwować 100 000 gwiazd, gdyby wokół każdej krążyła taka planeta, Kepler wykryłby ich około 480. Liczba faktycznie wykrytych przez sondę planet będzie zatem dobrym wyznacznikiem częstotliwości występowania takich planet w kosmosie. Dane zebrane przez sondę będą użyte również do badania gwiazd zmiennych i w asterosejsmologii. Przyjmując rygorystyczne kryteria wykrywania planet, uwzględniając zmienność gwiazd, biorąc pod uwagę tylko orbity z czterema przejściami planety przed gwiazdą centralną w ciągu 3,5 roku i zakładając, że istnienie planet wokół gwiazd typu słonecznego jest powszechne, autorzy misji spodziewali się wykrycia:

Położenie statku na orbicie w pierwszych 4 latach misji

ok. 50 planet, jeśli ich większość będzie rozmiaru zbliżonego do Ziemi, ale nie większych od niej; ok. 185 planet, jeśli ich większość będzie miała 1,3 średnicy Ziemi; ok. 640 planet, jeśli ich większość będzie miała 2,2 średnicy Ziemi; odsetka 12% systemów planetarnych z więcej niż dwoma planetami. Jeśli weźmie się pod uwagę wszystkie orbity od kilku dni do ponad roku, ilość odkrytych planet ulegnie znacznemu zwiększeniu.
 

Kosmiczny teleskop Keplera

Zaangażowani NASA (Stany Zjednoczone) Indeks COSPAR 2009-011A Indeks NORAD 34380 Rakieta nośna Delta II 7925-10L Miejsce startu Cape Canaveral Air Force Station, Stany Zjednoczone Orbita (docelowa, początkowa) Okrążane ciało niebieskie Słońce Perycentrum ok. 1 au Apocentrum ok. 1 au Okres obiegu 372,5 dni Czas trwania Początek misji 7 marca 2009 (03:49:57,465 UTC) Wymiary Wymiary dł. 4,7 m, średnica 2,7 m Masa całkowita 1052,4 kg Masa aparatury naukowej 478 kg

Orbita Sonda Kepler krąży po orbicie heliocentrycznej, w tej samej odległości od Słońca, co Ziemia. Nie znajduje się na orbicie okołoziemskiej, aby uniknąć wywoływanych przez Ziemię zakłóceń elektromagnetycznych i grawitacyjnych. Teleskop z fotometrem, główny instrument naukowy sondy, jest skierowany na punkt w gwiazdozbiorze Łabędzia, wysoko ponad ekliptyką. Dzięki temu obserwacje nie są utrudniane przez blask Słońca, ani przez planetoidy z pasa Kuipera i pasa planetoid. Budowa Głównym wytwórcą sondy była firma Ball Aerospace & Technologies. Masa przy starcie wynosiła 1052,4 kg, w tym masa samego satelity 562,7 kg, fotometru 478 kg, zaś paliwa (kerozyna) 11,7 kg. Na blok elektroniki sterującej fotometrem składa się 10 obwodów drukowanych złożonych z ponad 20 000 elementów elektronicznych.
 

Jego temperatura robocza wynosi +30 °C, podczas gdy położone kilka centymetrów obok elementy CCD pracują w temperaturze -95 °C. 4 Panele ogniw słonecznych sondy o całkowitej powierzchni 10,2 m² są w stanie wytworzyć maksymalnie 1100 W energii elektrycznej. Sonda w podstawowej misji była stabilizowana trójosiowo, z dokładnością większą od 9 milisekund łuku. Łączność dwukierunkowa odbywa się w paśmie X (2 kbps do sondy, 16 kbps z sondy). Dane przesyłane są w paśmie Ka, z prędkością do 4,33 Mbps. Fotometr Teleskop, zbudowany w układzie Schmidta, ma aperturę 95 cm i pole widzenia ok. 12° (105° kwadratowych). Lustro główne i korektor aberracji wykonano z krzemionki topionej. Rejestrowane są fale elektromagnetyczne z zakresu od 430 do 890 nm.

Obszar badany przez sondę Kepler na tle mapy nieba

Światło teleskopu zbierane jest przez matrycę 42 układów CCD, każdy o wymiarach 50×25 mm (2200×1024 pikseli), mającą łącznie 95 megapikseli. CCD odczytywane są co 3 sekundy, by zapobiec nasyceniu. Z uwagi na charakter pomiarów prowadzonych przez teleskop, nie wykonuje on zdjęć nieba. Ponadto:  rejestrowane dane dotyczą tylko pikseli, które odnotowały światło gwiazd jaśniejszych od magnitudo 16, obraz jest celowo rozmyty do rozdzielczości kątowej 10 sekund łuku w celu poprawy pomiarów fotometrycznych. Precyzja pomiaru jasności gwiazd typu słonecznego (G2V) przy 6,5-godzinnej ekspozycji ma wynosić 20 ppm. Dla porównania, tranzyt Ziemi obserwowany z dużej odległości powoduje trwającą 13 godzin (przy przejściu przez środek tarczy słonecznej) zmianę jasności Słońca o 84 ppm. Dane są integrowane w ciągu 30 minut i raz na miesiąc przekazywane na Ziemię (pojemność pamięci pozwala na zgromadzenie danych z okresu 2 miesięcy). Sferyczne (promień kuli 2,8 m) lustro teleskopu wykonane zostało przez Corning Glass. Naniesienia warstwy odbijającej dokonała Surface Optics Corporation, a polerowania Brashear LP. Jego specjalna konstrukcja pozwoliła ograniczyć wagę lustra do 17% masy tradycyjnej konstrukcji.