Das Kepler-Weltraumteleskop der NASA war ein Observatorium im Weltraum, das sich der Suche nach Planeten außerhalb unseres Sonnensystems widmete, mit besonderem Schwerpunkt auf der Suche nach Planeten, die der Erde ähneln könnten. Das Observatorium war knapp neun Jahre in der Kommission, von seinem Start im März 2009 bis zu seiner Stilllegung am Nov. 15, 2018.,
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Seit Keplers Start haben Astronomen Tausende von außerirdischen Planeten oder Exoplaneten allein durch dieses Teleskop entdeckt. Die meisten von ihnen sind Planeten, die zwischen der Größe der Erde und Neptun liegen (was viermal so groß ist wie die Erde). Viele dieser Planeten wurden in einer Region des Sternbildes Cygnus entdeckt, die etwa so groß war wie die Handfläche einer Armlänge, auf die Kepler in den ersten vier Jahren seiner Mission gerichtet war.,
Im November 2020 wurde Kepler zugeschrieben, 2.392 Exoplaneten entdeckt zu haben, wobei laut dem NASA Exoplanet Archive 2.368 Kandidatenplaneten auf Bestätigung warten. Die Mission wurde weit über das geplante Enddatum hinaus fortgesetzt, obwohl mechanische Probleme in 2013 die Missionsleiter zwangen, eine modifizierte „K2“ – Mission zu schaffen, bei der Kepler den Druck des Sonnenlichts nutzte, um sich zu stabilisieren und seinen Blick auf verschiedene Himmelspunkte zu richten.,
Wie Kepler seinen Anfang nahm
Kepler war die Idee des NASA-Wissenschaftlers William J. Borucki, der an wissenschaftlichen Instrumenten für das Apollo-Programm gearbeitet hatte., Ab 1983 setzte sich Borucki innerhalb der NASA für eine Mission ein, die nach Exoplaneten suchte, indem sie nach Transiten suchte — Ereignissen, bei denen ein Planet aus Erdsicht vor seinem Stern vorbeizieht. Boruckis Konzept wurde von der NASA viermal abgelehnt, da die Agentur verschiedene Demonstrationen forderte, dass die Mission technologisch und finanziell machbar sei. Die NASA genehmigte die Mission schließlich im Jahr 2001.
Kepler war Teil des Entdeckungsprogramms der NASA, das kostengünstigere Raumfahrzeuge für die Erforschung des Sonnensystems finanziert., Kepler wurde zur gleichen Zeit wie Dawn ausgewählt, ein Raumschiff, das die kleinen Welten Vesta und Ceres besuchte.
In einem Vortrag am Carl Sagan Institute der Cornell University erklärte Borucki: „Betrachtet über 170.000 Sterne gleichzeitig und sucht nach Planeten, die ihren Stern kreuzen und etwas Licht blockieren. Durch die Blockierung dieses Lichts können wir sagen, wie groß der Planet im Vergleich zum Stern ist, und wenn er sich wiederholt, können wir die Umlaufzeit erkennen. Aus Keplers drittem Gesetz können wir ableiten, wie weit der Planet vom Stern entfernt ist., Und wenn wir uns die Eigenschaften des Sterns ansehen, können wir sagen, wie heiß dieser Planet sein könnte.“
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Das dritte Gesetz von Kepler, benannt nach dem Astronomen Johannes Kepler (1571-1630), besagt, dass Sie, wenn Sie die Länge eines Planetenjahres (seine Umlaufzeit) und die Masse seines Elternsterns kennen, seine durchschnittliche Entfernung vom Stern berechnen können.
Eine der Supermächte des Kepler-Weltraumteleskops ist seine Fähigkeit, die Helligkeit eines Sterns auf einen winzigen Bruchteil eines Prozentsatzes zu messen., Diese Präzisionsphotometrie ist notwendig, um die winzige Verdunkelung aufzunehmen, die von einem Planeten vor seinem Stern verursacht wird. Zum Beispiel blockiert Jupiter, der vor der Sonne vorbeigeht, etwa 1% des Sonnenlichts; Erde blockiert weniger als 0,01%.
In den frühen Jahren der Exoplanetenjagd konnten Astronomen am besten riesige Gasriesen — Jupiters Größe und größer — finden, die in der Nähe ihres Elternsterns lauerten., Die Hinzufügung von Keplers empfindlicher Photometrie (sowie anspruchsvollere Planetenjagd vom Boden aus) bedeutet, dass Astronomen mehr „Supererden“ oder Planeten gefunden haben, die nur etwas größer als die Erde sind, aber eine felsige Oberfläche haben. Keplers Funde ermöglichen es Astronomen auch, Exoplaneten in Typen zu gruppieren, was beim Verständnis ihrer Herkunft hilft.
Primary mission
Das Kepler-Teleskop im Wert von 600 Millionen US-Dollar wurde 2009 in der Erwartung gestartet, dass es ein Jahr lang betrieben werden würde.
In den frühen Tagen war ein wichtiger Teil der Kepler-Operationen die Beseitigung von Fehlalarmen., Da eine scheinbare Sternverdunkelung auch durch andere Mittel als Exoplanetentransite erfolgen kann (z. B. aufgrund der natürlichen Variabilität eines Sterns, Sternenflecken oder eines anderen Sterns oder Sternpaares irgendwo in derselben Sichtlinie), wurde jeder Kandidat bestätigt Planet durch andere Teleskope, im Allgemeinen durch Messen des Gravitationswobbels, das von einem Stern als Reaktion auf einen sich drehenden Planeten gezeigt wird.
Aber Keplers ursprüngliche Mission bestand nicht so sehr darin, einzelne Exoplaneten zu identifizieren, sondern eine Zählung von so vielen Sternen wie möglich durchzuführen und den Prozentsatz der Sterne zu schätzen, die Planeten beherbergen.,
Als Kepler Erfahrungen sammelte, wurden statistische Methoden ins Spiel gebracht. Zum Beispiel haben Astronomen im Februar 2014 Pionierarbeit bei einer neuen Technik namens „Verification by Multiplicity“ geleistet, die Systeme mit mehreren Planeten von Systemen mit mehreren Sternen unterscheidet und somit viele Exoplaneten gleichzeitig findet. Durch diese Technik enthüllte das Team 715 bestätigte Planeten in einer Version und machte die größte Gruppe von Planeten in einer einzigen Ankündigung bis zu diesem Zeitpunkt.,
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Kepler wurde weit über seine ursprüngliche Missionslänge hinaus zugelassen und funktionierte einwandfrei bis Mai 2013, als ein zweites seiner vier Reaktionsräder oder Gyroskope versagte. Das Teleskop benötigt mindestens drei dieser Geräte, um in die richtige Richtung gerichtet zu bleiben. Zu der Zeit sagte die NASA, dass das Teleskop ansonsten noch in gutem Zustand sei, und untersuchte alternative Missionsideen für die Hardware.,
Neue Mission
Innerhalb weniger Monate hat die Agentur eine neue Mission für das Weltraumteleskop entwickelt, die sie K2 nannte. Die Mission würde den Sonnenwind der Sonne nutzen, um das Teleskop mehrere Monate lang zu stabilisieren. Dann, etwa viermal im Jahr, das Teleskop, das etwa 15 Fuß (4,7 Meter) lang und 9 Fuß (2.,7 m) im Durchmesser, würde sich einem anderen Sichtfeld zuwenden, wenn die Sonne ihren Sensoren zu nahe kommt.
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Im Juli 2015, als die neue mission ließ sich in eine routine, Borucki, noch der principal investigator an der Zeit, den Ruhestand nach 53 Jahren im Dienst der NASA, nach Angaben der Agentur.
Während das Tempo der planetarischen Entdeckung mit der neuen Mission geringer war, wurden neue Funde fortgesetzt. Im Januar 2016 kündigte die NASA die Entdeckung von mehr als 100 neuen Planeten basierend auf K2-Beobachtungen an., „Dies ist eine Bestätigung der Fähigkeit des gesamten K2-Programms, eine große Anzahl von echten, echten Planeten zu finden“, sagte Ian Crossfield, Astronom an der University of Arizona, während der Jahrestagung der American Astronomical Society, während der der Fund bekannt gegeben wurde.
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Kepler untersuchte das TRAPPIST-1 — System-das wahrscheinlich mehrere erdgroße Planeten enthält — zwischen Dezember 2016 und März 2017. Im Februar gab ein anderes Team von Astronomen bekannt, dass mehr erdgroße Planeten gefunden worden waren., Kepler-Wissenschaftler veröffentlichten dann die Rohdaten aus ihren TRAPPIST-1-Beobachtungen, damit andere Teams analysieren konnten, ob sie daran interessiert waren.
Im Februar 2018 veröffentlichte die NASA eine weitere Veröffentlichung von Kepler-Daten zu 95 neuen Planeten, die während der K2-Mission gefunden wurden. Einer dieser Planeten umkreiste einen hellen Stern, was ihn zu einem einfachen Kandidaten für die Nachverfolgung durch ein Bodenobservatorium machte.
Wichtige Entdeckungen
Dank Kepler wissen wir jetzt, wie üblich es ist, dass andere Sterne Planeten haben.
“ Im Wesentlichen hat jeder Stern einen Planeten. Das ist eine große Sache und wurde vor Kepler nicht geschätzt“, sagte der ehemalige Kepler-Projektwissenschaftler Nick Gautier in einer Erklärung, die im Ruhestand des Teleskops veröffentlicht wurde.,
In den ersten sieben Jahren der Kepler-und K2-Operationen gab die NASA zwei Dutzend Pressemitteilungen heraus, in denen neu entdeckte Exoplaneten, oft in großen Chargen, angekündigt wurden.
Im Juni 2017 kam die endgültige Veröffentlichung der Daten von Keplers Primärmission. Keplers bestätigte Planetenfunde wurden auf 2,335 erhöht. Einschließlich potenzieller Planeten lag die Gesamtzahl bei 4,034.,
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Die K2-Mission dauerte so lange wie die Hauptmission und brachte Keplers Gesamtzahl der befragten Sterne laut einer Pressemitteilung der NASA auf mehr als 500,000.
Eine weitere große Errungenschaft war die Entdeckung der schieren Vielfalt der Planetensysteme, die es gibt. Planetensysteme können in kompakten Anordnungen innerhalb der Grenzen des Äquivalents der Umlaufbahn von Merkur existieren. Sie können sogar um zwei Sterne kreisen, ähnlich wie Tatooine im Star Wars Universum., Und in einem aufregenden Fund für diejenigen, die Leben jenseits der Erde suchen, enthüllte das Teleskop, dass kleine, der Erde ähnliche felsige Planeten häufiger vorkommen als größere Gasriesen wie Jupiter.
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Andere seltsame Welten, die vom Teleskop entdeckt wurden, sind Kepler-62e und Kepler-62f — zwei Wasserwelten, die im Gegensatz zur Erde, die einen erheblichen Anteil an trockenem Land hat, wahrscheinlich einen globalen Ozean haben. Die Planeten sind im Sternbild Lyra etwa 1.200 Lichtjahre entfernt und annähernd so groß wie die Erde.
Langfristige Kepler-Beobachtungen des Sterns KIC 8462852, auch bekannt als „Tabby‘ s Star“, zeigten ein bizarres Muster des Dimmens und Aufhellens., Astronomen versuchen immer noch, die Art der ungewöhnlichen Helligkeitsänderungen herauszufinden, die von Kometen über einen unebenen Staubring bis hin zu einer außerirdischen Megastruktur zurückzuführen sind.
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die Keplerschen große Empfindlichkeit an die Helligkeit der Sterne wurde genutzt für die Plejaden, einem bekannten cluster von Sternen, ist nur 400 Lichtjahre entfernt und mit bloßem Auge. Keplers Beobachtungen lieferten die bisher beste Verfolgung ihrer Variabilität., Das Teleskop lieferte auch neue Messungen von explodierenden Sternen und Schallwellen in Sternen.
Mission ‚ s end
Kepler startete mit 3 Gallonen (12 Kilogramm) von Hydrazin in seinem tank. Der Kraftstoff treibt die Triebwerke an, die helfen, das Driften zu korrigieren und große Manöver durchzuführen, einschließlich des Zeigens auf neue Sichtfelder und der Ausrichtung der Sender auf die Erde, um wissenschaftliche Daten zu verknüpfen und Befehle zu empfangen. Da Kepler kein genaues Messgerät an seinem Kraftstofftank hat, konnten die Ingenieure nur abschätzen, wann ihm der Kraftstoff ausging.,
Im März 2018 gab die NASA bekannt, dass sie erwartet, dass der Kraftstofftank des Raumfahrzeugs in den folgenden Monaten trocken läuft. Oktober, bestätigte die NASA, dass Kepler kein Gas mehr hatte. Ingenieure schickten einen letzten „Good Night“ – Befehl und stilllegten das Raumschiff offiziell am Nov. 15, 2018-zufällig der 388. Todestag von Johannes Kepler.
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Obwohl inaktiv, wird Kepler in seiner Erdtrailing Umlaufbahn um die Sonne weiter, durch die Nachbarschaft der Erde (in sicherer Entfernung) im Jahr 2060 und wieder im Jahr 2117.
Keplers Rolle als führendes Exoplaneten-Jagd-Weltraumteleskop wurde vom Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) übernommen, der am 18. 11, 2020 vor Beginn einer erweiterten Missionsphase., Während Keplers Mission in erster Linie statistisch war-um herauszufinden, ob Exoplaneten in Erdgröße üblich waren -, wurde TESS entwickelt, um spezifische Exoplanetensysteme zu identifizieren, die weiter untersucht werden sollten.