Il telescopio spaziale Kepler della NASA era un osservatorio nello spazio dedicato alla ricerca di pianeti al di fuori del nostro sistema solare, con una particolare attenzione alla ricerca di pianeti che potrebbero assomigliare alla Terra. L’osservatorio è stato in servizio per poco meno di nove anni,dal suo lancio nel marzo 2009 alla sua disattivazione il nov. 15, 2018.,
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Dal lancio di Kepler, gli astronomi hanno scoperto migliaia di pianeti extra-solari, o esopianeti attraverso questo telescopio da solo. La maggior parte di loro sono pianeti che sono tra le dimensioni della Terra e Nettuno (che è quattro volte la dimensione della Terra). Molti di questi pianeti sono stati scoperti in una regione della costellazione del Cigno delle dimensioni del palmo di una mano tenuta a distanza di un braccio, dove Keplero è stato puntato per i primi quattro anni della sua missione.,
A novembre 2020, Kepler era stato accreditato di aver scoperto 2.392 esopianeti, con 2.368 pianeti candidati in attesa di conferma, secondo l’Archivio esopianeta della NASA. La missione è proseguita ben oltre la sua data di fine programmata, anche se problemi meccanici nel 2013 hanno costretto i responsabili della missione a creare una missione “K2” modificata in cui Kepler ha usato la pressione della luce solare per stabilizzarsi, spostando la sua vista su diversi punti del cielo.,
Come Kepler ha ottenuto il suo inizio
Kepler è stato il frutto dello scienziato della NASA William J. Borucki, che aveva lavorato su strumenti scientifici per il programma Apollo., A partire dal 1983, Borucki iniziò a sostenere all’interno della NASA una missione che avrebbe cercato esopianeti osservando i transiti — eventi in cui un pianeta passa davanti alla sua stella come visto dal punto di vista della Terra. Il concetto di Borucki fu respinto dalla NASA quattro volte, poiché l’agenzia richiedeva varie dimostrazioni che la missione fosse tecnologicamente e finanziariamente fattibile. La NASA ha finalmente approvato la missione nel 2001.
Kepler faceva parte del programma Discovery della NASA, che finanzia veicoli spaziali a basso costo per l’esplorazione del sistema solare., Kepler è stato selezionato contemporaneamente a Dawn, una navicella spaziale che ha visitato i piccoli mondi Vesta e Cerere.
In una conferenza al Carl Sagan Institute della Cornell University, Borucki ha spiegato: “guarda oltre 170.000 stelle contemporaneamente, alla ricerca di pianeti che attraversano la loro stella e bloccano un po’ di luce. Con il blocco di quella luce possiamo dire quanto è grande il pianeta rispetto alla stella, e quando si ripete possiamo dire il periodo orbitale. Dalla terza legge di Keplero possiamo dedurre quanto è lontano il pianeta dalla stella., E guardando le proprietà della stella possiamo dire quanto caldo possa essere quel pianeta.”
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La terza legge di Kepler, dal nome dell’astronomo Johannes Kepler (1571-1630), afferma che se si conosce la lunghezza dell’anno di un pianeta (il suo periodo orbitale) e la massa della sua stella madre, è possibile calcolare la sua distanza media dalla stella.
Uno dei superpoteri del telescopio spaziale Kepler è la sua capacità di misurare la luminosità di una stella a una piccola frazione di un percento., Questa fotometria di precisione è necessaria per rilevare il piccolo oscuramento causato da un pianeta di fronte alla sua stella. Ad esempio, Giove che passa davanti al sole blocca circa l ‘ 1% della luce del sole; La Terra blocca meno dello 0,01%.
Nei primi anni di caccia agli esopianeti, gli astronomi erano in grado di trovare enormi giganti gassosi — le dimensioni di Giove e più grandi — che erano in agguato vicino alla loro stella madre., L’aggiunta della fotometria sensibile di Keplero (così come la più sofisticata caccia al pianeta da terra) significa che gli astronomi hanno trovato più “super-Terre”, o pianeti che sono solo leggermente più grandi della Terra ma hanno una superficie rocciosa. Le scoperte di Keplero consentono anche agli astronomi di iniziare a raggruppare gli esopianeti in tipi, il che aiuta a comprendere le loro origini.
Missione primaria
Il telescopio Kepler da 600 milioni di dollari è stato lanciato nel 2009 con l’aspettativa che avrebbe funzionato per un anno.
Nei primi giorni, una parte importante delle operazioni di Kepler era l’eliminazione dei falsi positivi., Poiché l’oscuramento apparente delle stelle può avvenire anche attraverso mezzi diversi dai transiti degli esopianeti (ad esempio, a causa della variabilità naturale di una stella, delle macchie stellari o di un’altra stella o coppia di stelle da qualche parte nella stessa linea di vista), ogni pianeta candidato è stato confermato attraverso altri telescopi, generalmente misurando la “oscillazione” gravitazionale esibita da una stella
Ma la missione originale di Keplero non era tanto quella di identificare i singoli esopianeti quanto di fare un censimento del maggior numero possibile di stelle e stimare la percentuale di stelle che ospitano i pianeti.,
Così, come Kepler accumulato esperienza, metodi statistici sono stati messi in gioco. Ad esempio, nel febbraio 2014 gli astronomi hanno aperto la strada a una nuova tecnica chiamata “verifica per molteplicità”, che distingue i sistemi a più pianeti dai sistemi a più stelle e quindi trova molti esopianeti contemporaneamente. Attraverso questa tecnica, il team ha svelato 715 pianeti confermati in una versione, rendendo il più grande lotto di pianeti in un singolo annuncio fino a quel momento.,
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Kepler è stato approvato ben oltre la sua lunghezza missione originale e stava funzionando bene fino a maggio 2013, quando un secondo dei suoi quattro ruote di reazione o giroscopi fallito. Il telescopio ha bisogno di almeno tre di questi dispositivi per rimanere puntato nella giusta direzione. Al momento, la NASA ha detto che il telescopio era ancora in buone condizioni altrimenti, e ha studiato le idee di missione alternative per l’hardware.,
Nuova missione
Nel giro di pochi mesi, l’agenzia si avvicinò con una nuova missione per il telescopio spaziale che ha soprannominato K2. La missione avrebbe usato il vento solare del sole per stabilizzare il telescopio per diversi mesi alla volta. Quindi, circa quattro volte l’anno, il telescopio, che è lungo circa 15 piedi (4,7 metri) e 9 piedi (2.,7 m) di diametro, si trasformerebbe in un diverso campo visivo quando il sole si avvicinava troppo ai suoi sensori.
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Nel luglio 2015, come la nuova missione si stabilì in una routine, Borucki, ancora il ricercatore principale al momento, in pensione dopo 53 anni di servizio alla NASA, secondo l’agenzia.
Mentre il ritmo della scoperta planetaria era inferiore con la nuova missione, nuove scoperte continuarono. Nel gennaio 2016, la NASA ha annunciato la scoperta di oltre 100 nuovi pianeti basati su osservazioni K2., “Questa è una convalida dell’intera capacità del programma K2 di trovare un gran numero di pianeti veri e in buona fede”, ha detto Ian Crossfield, astronomo dell’Università dell’Arizona, durante la riunione annuale dell’American Astronomical Society, durante la quale è stata annunciata la scoperta.
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Kepler ha esaminato il sistema TRAPPIST-1 — che probabilmente ha più pianeti di dimensioni terrestri in esso-tra dicembre 2016 e marzo 2017. Quel febbraio, un altro team di astronomi ha annunciato più pianeti di dimensioni terrestri erano stati trovati., Gli scienziati di Kepler hanno quindi rilasciato i dati grezzi dalle loro osservazioni TRAPPIST-1 per altre squadre da analizzare, se fossero interessati.
Nel febbraio 2018, la NASA ha pubblicato un’altra versione dei dati di Kepler su 95 nuovi pianeti trovati durante la missione K2. Uno di quei pianeti era in orbita attorno a una stella luminosa, rendendolo un facile candidato per il follow-up da parte di un osservatorio terrestre.
Scoperte importanti
Grazie a Kepler, ora sappiamo quanto sia comune per altre stelle avere pianeti.
“Essenzialmente ogni stella ha un pianeta. Questo è un grosso problema, e non è stato apprezzato prima di Kepler”, ha detto l’ex scienziato del progetto Kepler Nick Gautier in una dichiarazione rilasciata quando il telescopio è stato ritirato.,
Nei primi sette anni di attività di Kepler e K2, la NASA ha pubblicato due dozzine di comunicati stampa che annunciavano esopianeti appena scoperti, spesso in grandi lotti.
Nel giugno 2017, è arrivato il rilascio finale dei dati dalla missione primaria di Kepler. I reperti planetari confermati di Keplero sono stati portati a 2.335. Includendo i potenziali pianeti, il conteggio totale era di 4.034.,
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La missione K2 ha finito per durare fino a quando la missione primaria, e ha portato il numero totale di stelle censite di Kepler fino a più di 500.000, secondo un comunicato stampa della NASA.
Un altro risultato importante è stato scoprire l’enorme varietà di sistemi planetari che sono là fuori. I sistemi planetari possono esistere in accordi compatti entro i confini dell’equivalente dell’orbita di Mercurio. Possono anche orbitare intorno a due stelle, proprio come Tatooine nell’universo di Star Wars., E in una scoperta emozionante per coloro che cercano la vita al di là della Terra, il telescopio ha rivelato che piccoli pianeti rocciosi simili alla Terra sono più comuni di giganti gassosi più grandi come Giove.
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Altri mondi strani scoperti dal telescopio includono Kepler-62e e Kepler-62f — due mondi d’acqua che probabilmente hanno un oceano globale, a differenza della Terra, che ha una frazione significativa di terra asciutta. I pianeti si trovano a circa 1.200 anni luce di distanza nella costellazione della Lira e sono vicini alle dimensioni della Terra.
Le osservazioni a lungo termine di Keplero della stella KIC 8462852, nota anche come “Stella di Tabby”, hanno rivelato un bizzarro schema di oscuramento e luminosità., Gli astronomi stanno ancora cercando di capire la natura degli insoliti cambiamenti di luminosità, che sono stati attribuiti a qualsiasi cosa, dalle comete a un anello irregolare di polvere, e persino a una megastruttura aliena.
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La grande sensibilità di Kepler alla luminosità mutevole delle stelle è stata sfruttata per le Pleiadi, un noto ammasso di stelle che si trova a soli 400 anni luce di distanza e visibile ad occhio nudo. Le osservazioni di Keplero fornirono il miglior monitoraggio della loro variabilità., Il telescopio ha anche fornito nuove misurazioni delle stelle che esplodono e delle onde sonore all’interno delle stelle.
Fine missione
Kepler è stato lanciato con 3 galloni (12 chilogrammi) di idrazina nel serbatoio del carburante. Il carburante alimenta i propulsori che aiutano a correggere la deriva ed eseguire grandi manovre, tra cui puntare a nuovi campi di vista e orientare i suoi trasmettitori a Terra per downlink dati scientifici e ricevere comandi. Poiché Kepler non ha un indicatore preciso sul suo serbatoio del carburante, gli ingegneri potevano stimare solo quando stava esaurendo il carburante.,
Nel marzo 2018, la NASA ha annunciato che si aspettava che il serbatoio del carburante della navicella si asciugasse nei mesi successivi. Poco più di sette mesi dopo, il 30 ottobre, la NASA ha confermato che Kepler era senza gas. Gli ingegneri hanno inviato un ultimo comando “buona notte” e ufficialmente dismesso il veicolo spaziale il nov. 15, 2018-per coincidenza, il 388 ° anniversario della morte di Johannes Kepler.
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Sebbene inattivo, Keplero continuerà nella sua orbita terrestre attorno al sole, passando attraverso il vicinato della Terra (a distanza di sicurezza) nel 2060 e di nuovo nel 2117.
Il ruolo di Kepler come principale telescopio spaziale per la caccia agli esopianeti è stato rilevato dal Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), che è stato lanciato il 18 aprile 2018 e ha completato la sua missione primaria il 18 agosto. 11, 2020 prima di iniziare una fase di missione estesa., Mentre la missione di Kepler era principalmente statistica-per scoprire se gli esopianeti di dimensioni terrestri fossero comuni-TESS è progettato per identificare specifici sistemi di esopianeti che dovrebbero essere esaminati ulteriormente.