De Kepler-ruimtetelescoop van NASA was een observatorium in de ruimte dat zich toelegde op het vinden van planeten buiten ons zonnestelsel, met een bijzondere focus op het vinden van planeten die op de aarde zouden kunnen lijken. Het observatorium was in gebruik voor iets minder dan 9 jaar, vanaf de lancering in maart 2009 tot de ontmanteling op 15 november 2018.
Sinds de lancering van het observatorium hebben astronomen alleen al door deze telescoop duizenden extra-zonneplaneten of exoplaneten ontdekt. De meeste zijn planeten die tussen de grootte van de aarde en Neptunus liggen (vier keer zo groot als de aarde). Veel van deze planeten werden ontdekt in een klein deel van het sterrenbeeld Cygnus, waar Kepler de eerste vier jaar van zijn missie op wees.
Kepler ontdekte 2.682 exoplaneten tijdens zijn ambtstermijn en er zijn meer dan 2.900 kandidaat-planeten die op bevestiging wachten - de geschiedenis suggereert dat de meeste daarvan de echte deal zijn. De missie ging door tot ver na de geplande einddatum, hoewel problemen met wijzen in 2013 de missiemanagers ertoe dwongen een K2-missie te creëren waarin Kepler zijn blik op verschillende plekken in de lucht richt.
In de beginjaren van de jacht op exoplaneten waren astronomen het best in staat enorme gasreuzen te vinden - de grootte van Jupiter en groter - die zich op de loer bevonden dichtbij hun moederster. De toevoeging van Kepler (evenals meer verfijnde planetenjacht vanaf de grond) betekent dat er meer "superaards" zijn gevonden, of planeten die net iets groter zijn dan de aarde maar een rotsachtig oppervlak hebben. De vondsten van Kepler stellen astronomen ook in staat om exoplaneten te groeperen in typen, wat helpt bij het begrijpen van hun oorsprong.
Primaire missie
De $ 600 miljoen Kepler werd in 2009 gelanceerd met de verwachting dat deze een jaar zou meegaan. Het maakte deel uit van NASA's Discovery-programma, dat gericht is op goedkopere ruimtevaartuigen voor verkenning van het zonnestelsel; Kepler werd in 2001 tegelijk met Dawn geselecteerd, een ruimtevaartuig dat de kleine werelden Vesta en Ceres bezocht.
Kijkend naar een vaste plek in het sterrenbeeld Cygnus, bewaakte de Kepler-telescoop voortdurend 100.000 hoofdreekssterren voor planeten. De telescoop vond exoplaneten door te kijken naar sterren die dimmen terwijl planeten voor hen voorbij passeerden.
Omdat het dimmen van sterren ook op andere manieren kan plaatsvinden (bijvoorbeeld een andere ster die het oppervlak lichtjes begraast), werden deze planeten in het begin bevestigd door andere telescopen, meestal door het meten van de zwaartekrachts "wobble" die de planeet op de ster heeft.
In februari 2014 waren astronomen echter een pionier in een nieuwe techniek genaamd 'verificatie door multipliciteit', die werkt in systemen met meerdere planeten. Een ster met meerdere planeten eromheen is volgens de theorie zwaartekrachtstabiel, terwijl een ster die deel uitmaakt van een hecht systeem van sterren een meer onstabiel systeem zou hebben vanwege de enorme zwaartekracht van elke ster. Door deze techniek onthulde het team 715 bevestigde planeten in één release, wat toen de grootste afzonderlijke aankondiging was. [Galerij: een wereld van Kepler-planeten]
Kepler werd goedgekeurd tot ver buiten de oorspronkelijke missieduur en werkte prima tot mei 2013, toen een tweede van zijn vier reactiewielen of gyroscopen faalde. De telescoop heeft minimaal drie van deze apparaten nodig om in de juiste richting te blijven wijzen. Destijds zei NASA dat de telescoop anders nog in goede staat verkeerde en onderzocht hij alternatieve missie-ideeën voor de hardware.
Nieuwe missie
Binnen een paar maanden kwam het bureau met een missie die het 'K2' noemde. De missie zou in wezen de zonnewind van de zon gebruiken om het richten van de telescoop enkele maanden lang te stabiliseren. Dan, ongeveer vier keer per jaar, zou de telescoop, die ongeveer 15 voet (4,7 meter) lang en 9 voet (2,7 m) in diameter is, naar een ander gezichtsveld bewegen als de zon te dicht bij zijn sensoren kwam.
Hoewel het tempo van planetaire ontdekking minder is met de nieuwe missie, worden er nog steeds nieuwe vondsten aangekondigd. In januari 2016 waren er meer dan 100 nieuwe planeten ontdekt met de K2-methode. "Dit is een bevestiging van het vermogen van het hele K2-programma om grote aantallen echte, bonafide planeten te vinden", zei Ian Crossfield, een astronoom aan de Universiteit van Arizona, tijdens de jaarlijkse bijeenkomst van de American Astronomical Society, waarin de vondst werd aangekondigd.
Kepler onderzocht het TRAPPIST-1-systeem - dat waarschijnlijk meerdere planeten ter grootte van de aarde bevat - tussen december 2016 en maart 2017. In februari kondigde een ander team van astronomen aan dat er meer planeten ter grootte van de aarde waren gevonden. Kepler-wetenschappers hebben vervolgens de onbewerkte gegevens van hun TRAPPIST-1-waarnemingen vrijgegeven voor andere teams om te analyseren, als ze geïnteresseerd waren.
In februari 2018 bracht NASA opnieuw een release van Kepler-gegevens uit met 95 nieuwe planeten gevonden tijdens de K2-missie. Een van die planeten draaide rond een heldere ster, waardoor het een gemakkelijke kandidaat was voor follow-up door een observatorium op de grond.
Grote ontdekkingen
Kepler's grootste prestatie was het ontdekken van de enorme verscheidenheid aan planetaire systemen die er zijn. Planeetsystemen kunnen bestaan in compacte opstellingen binnen de grenzen van het equivalent van de baan van Mercurius. Ze kunnen zelfs rond twee sterren draaien, net zoals Tatooine in het Star Wars-universum. En op een opwindende vondst voor diegenen die leven buiten de aarde zoeken, onthulde de telescoop dat kleine, rotsachtige planeten vergelijkbaar met de aarde vaker voorkomen dan grotere gasreuzen zoals Jupiter.
NASA had een omvangrijke aankondiging in februari 2014, toen de eerste twee jaar van Kepler-waarnemingen astronomen in staat stelden 715 nieuwe werelden in één keer te bevestigen. Door het vrijgeven van informatie in één keer werd het aantal bekende planeten bijna verdubbeld tot bijna 1700.
Een andere enorme release van gegevens kwam in mei 2016, met 1.284 nieuwe planeten aangekondigd. De vondsten van Kepler in die tijd bedroegen in totaal 2.235 planeten, met een totaal van ongeveer 3200 exoplaneten ontdekt (door alle observatoria).
Het volgende jaar, in juni 2017, kwam de definitieve release van gegevens van de primaire missie van Kepler. De bevestigde planetaire vondsten van Kepler werden verhoogd tot 2335. Inclusief potentiële planeten bedroeg het totaal aantal 4.034.
Kepler kwam ook door op zijn missie om een planeet ter grootte van de aarde te vinden in het bewoonbare gebied van een ster. De exoplaneet, genaamd Kepler-69c, is ongeveer 2700 lichtjaar verwijderd en heeft een diameter van ongeveer 1,5 keer die van de aarde.
Andere vreemde werelden die door de telescoop zijn ontdekt, zijn Kepler-62e en Kepler-62f, twee waterwerelden die waarschijnlijk een mondiale oceaan hebben - in tegenstelling tot de aarde, die een aanzienlijk deel van het droge land heeft. De planeten bevinden zich op ongeveer 1.200 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Lyra en zijn ongeveer zo groot als de aarde.
Langdurige Kepler-waarnemingen van de ster KIC 8462852 onthulden een bizar patroon van dimmen en verhelderen. Astronomen proberen nog steeds de aard van de helderheidsveranderingen te achterhalen, die wordt toegeschreven aan alles van kometen tot een ongelijke stofring tot de minder waarschijnlijke verklaring dat het een buitenaardse megastructuur is.
Het vermogen van Kepler om naar de veranderende helderheid van sterren te kijken, werd benut voor de Pleiaden, een bekende sterrenhoop die slechts 400 lichtjaar verwijderd is en met het blote oog zichtbaar is. De waarnemingen van Kepler gaven hun variabiliteit tot nu toe het beste weer.
Missie is afgelopen
Kepler werd gelanceerd met 3 gallon (12 kilogram) hydrazine in de brandstoftank. De brandstof drijft de stuwraketten aan die helpen bij het corrigeren van drift en het uitvoeren van grote manoeuvres, waaronder het wijzen naar nieuwe gezichtsvelden en het richten van de zenders op de aarde om wetenschappelijke gegevens te downlinken en opdrachten te ontvangen. Aangezien Kepler geen nauwkeurige meter op de brandstoftank heeft, konden ingenieurs alleen schatten wanneer de brandstof op was. In maart 2018 kondigde NASA aan dat het verwachtte dat de brandstoftank van het ruimtevaartuig de komende maanden droog zou raken. Iets meer dan zeven maanden later, op 30 oktober, bevestigde NASA dat Kepler geen gas meer had en dat het ruimtevaartuig op 15 november officieel buiten gebruik werd gesteld.
Terwijl Kepler het einde van zijn missie heeft bereikt, kan een ander ruimtevaartuig zijn plaats innemen. Een nieuw exoplanet-jagend ruimtevaartuig genaamd de Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), gelanceerd op 18 april 2018 en begonnen met het verzamelen van gegevens op 25 juli. In tegenstelling tot Kepler is TESS niet slechts in één richting gericht; in plaats daarvan zal het ruimtevaartuig tijdens zijn eerste missie van twee jaar ongeveer 85 procent van de lucht scannen. Zendingsfunctionarissen verwachten dat TESS het bewijs zal onthullen van enkele tientallen rotsachtige planeten dichtbij onze planeet, en vele andere planeten van alle soorten, voortbouwend op de nalatenschap van Kepler.
Extra middelen:
- Lees NASA's Kepler- en K2-missieoverzicht.
- Bekijk de belangrijkste ontdekkingsmijlpalen van Kepler door de jaren heen.
- Lees meer over NASA's andere Discovery-missies.
Dit artikel is op 7 december 2018 bijgewerkt door Space.com Reference Editor, Kimberly Hickok.
