Op woensdag 18 april om 06:51 EDT schoot een SpaceX Falcon 9-raket weg van Cape Canaveral in Florida. Het droeg NASA's TESS: de Transiting Exoplanet Survey Satellite. Voor zover we weten, verliep de missie zonder problemen: de eerste fase keerde terug naar het land op zijn drijvende binnenschip in de Atlantische Oceaan en fase 2 ging door om TESS in zijn laatste baan te sturen.
Dit is een wisseling van de wacht, aangezien we nu de laatste dagen ingaan voor NASA's Kepler-ruimtetelescoop. Hij raakt zonder brandstof en is al kreupel door het verlies van zijn reactiewielen. Over een paar maanden zal NASA het voorgoed afsluiten.
Dat is triest, maar maak je geen zorgen, terwijl TESS onderweg is, gaat de exoplaneet-wetenschappelijke reis verder: op zoek naar werelden ter wereld in de Melkweg.
Het is moeilijk te geloven dat we nu pas iets meer dan 20 jaar weten dat planeten in een baan om andere sterren draaien. De eerste gevonden extrasolaire planeet was de hete jupiter 51 Pegasi B, die in 1995 werd ontdekt door een team van Zwitserse astronomen.
Ze vonden deze wereld met behulp van de radiale snelheidsmethode, waarbij de zwaartekracht van de planeet zijn ster heen en weer trekt, waardoor de golflengte van het licht dat we ooit zien enigszins verandert. Deze techniek is verfijnd en gebruikt om veel meer planeten te ontdekken die om veel meer sterren cirkelen.
Maar een andere techniek is nog succesvoller: de doorvoertechniek. Dit is waar het licht van de ster zorgvuldig wordt gemeten in de loop van de tijd, kijkend naar een dip in helderheid als een planeet voorop gaat.
Op het moment dat ik dit artikel in april 2018 schrijf, zijn er 3.708 bevestigde planeten met nog duizenden andere kandidaten die aanvullende bevestiging nodig hebben.
Planeten zijn overal, in alle soorten en maten. Van de bekende gasreuzen, rotswerelden en ijsreuzen die we in het zonnestelsel hebben, tot de ongewone hete jupiters en superaarde. Astronomen hebben zelfs kometen gevonden in andere zonnestelsels, planeten zoals Saturnus, maar met ringsystemen die onze naburige planeet doen verkleinen. De jacht is zelfs op exomoons bezig. Manen die om planeten draaien die om andere sterren draaien.
De Kepler-ruimtetelescoop van NASA was het meest productieve planeetjachtinstrument dat ooit is gebouwd. Van die 3.708 planeten die tot dusver zijn ontdekt, dook Kepler 2.342 werelden op.
Kepler werd in maart 2009 gelanceerd en begon op 12 mei 2009. Het gebruikte zijn primaire spiegel van 1,4 meter om een gebied van 12 graden in de lucht te observeren. Ter vergelijking: de maan neemt ongeveer een halve graad in beslag. Dus een regio die honderden keren zo groot is als de maan.
Kepler werd met een periode van 372,5 dagen in een baan om de aarde achter de zon geplaatst. Met een langer jaar drijft de telescoop langzaam achter de aarde met ongeveer 25 miljoen km per jaar.
Zoals ik eerder al zei, is Kepler ontworpen om de transitietechniek te gebruiken, op zoek naar planeten die voor hun sterren passeren in dit zeer specifieke deel van de hemel. Terwijl eerdere exoplanetenonderzoeken alleen de zwaardere planeten hadden gevonden, was Kepler gevoelig genoeg om werelden te zien met de helft van de massa van de aarde die om andere sterren cirkelde.
En alles ging goed tot 14 juli 2012, toen een van de vier reactiewielen van het ruimtevaartuig het begaf. Dit zijn gyroscopen waarmee het ruimtevaartuig van oriëntatie kan veranderen zonder drijfgas. Geen probleem, Kepler is ontworpen om er maar drie nodig te hebben. Toen faalde een tweede wiel op 11 mei 2013, wat een einde maakte aan zijn belangrijkste missie.
Wat de ingenieurs van Kepler bedachten, is een van de meest ingenieuze reddingsacties van ruimtevaartuigen in de geschiedenis van de ruimtevaart. Ze realiseerden zich dat ze lichte druk van de zon konden gebruiken om de telescoop perfect te stabiliseren en naar een deel van de hemel gericht te houden.
Hierdoor kon Kepler blijven werken en zelfs grotere delen van de lucht observeren, maar door zijn baan om de zon kon hij slechts gedurende een kortere periode naar één regio kijken. In plaats van op zon lijkende sterren te scannen, concentreerde Kepler zijn aandacht op rode dwergsterren, die om de paar dagen een aarde ter grootte van een aarde kunnen hebben.
Dit stond bekend als het K2-tijdperk en gedurende deze tijd kwamen er nog eens 307 bevestigde en 480 onbevestigde planeten bij.
Maar Kepler heeft nu geen tijd meer. Ongeveer een maand geleden kondigde NASA aan dat Kepler bijna zonder brandstof zit. Deze brandstof is belangrijk omdat een belangrijke manoeuvre die hij moet maken is om zichzelf terug te wijzen naar de aarde en alle gegevens te uploaden die hij heeft verzameld. NASA-cijfers zijn nu nog maar een paar maanden verwijderd en als het gebeurt, zullen ze de telescoop instrueren om nog een laatste keer naar de aarde te wijzen, de definitieve gegevens door te geven en vervolgens voor altijd te sluiten.
En vandaag is TESS met succes weggevlogen en heeft het zijn weg overgenomen om over te nemen waar Kepler ophoudt.
Het vervoert NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite, of TESS, het vervolg op Kepler, waarmee de zoektocht naar exoplaneten naar een hoger niveau wordt getild.
De TESS-missie bestaat al in een of andere vorm sinds 2006, toen het oorspronkelijk werd opgevat als een privé gefinancierde missie door Google, de Kavli Foundation en MIT.
In de loop der jaren werd het voorgesteld aan NASA en in 2013 werd het geaccepteerd als een van NASA's Explorer-missies. Dit zijn missies met een budget van 200 miljoen dollar of minder. WISE en WMAP zijn andere voorbeelden van Explorer-missies.
Maar er zijn een heleboel verschillen tussen Kepler en TESS.
Weet je nog dat ik zei dat Kepler een gebied van 12 x 12 graden aan de hemel observeerde? TESS zal de hele hemel onderzoeken, een gebied dat 400 keer groter is dan wat Kepler waarnam.
Het heeft een set van 4 afzonderlijke identieke telescopen met CCD-camera's, die elk 16,8 megapixels zijn. Ze zijn gerangschikt om TESS een vierkant uitzicht van 24 graden op de lucht te geven. TESS verdeelt de lucht in 26 verschillende sectoren en bestudeert de regio ten minste 27 dagen, waarbij elke twee minuten van heldere ster naar heldere ster wordt overgeschakeld.
Terwijl Kepler een diepe duik maakte in een specifiek deel van de hemel, gaat TESS de 500.000 helderste sterren aan de hemel observeren, die 30 tot 100 keer helderder zijn dan de soorten sterren waar Kepler naar keek. Velen van hen zullen sterren zijn zoals onze eigen zon.
Het is in staat om de hele lucht in twee jaar te onderzoeken, een gebied dat 400 keer groter is dan Kepler heeft waargenomen. En astronomen verwachten dat de missie duizenden extrasolaire planeten zal opleveren, waarvan er 500 ter grootte van de aarde of superaarde zullen zijn.
Door dit brede onderzoek van de hemel met heldere sterren uit te voeren, zal TESS de nabije buitenzoolplaneten vinden. Als een heldere ster vanuit ons perspectief planeten passeert, zal TESS die vinden. Het zal de definitieve catalogus van planeten in de buurt creëren.
Omdat deze werelden veel helderder aan de hemel zijn, zullen de observatoria van de aarde en de ruimte op aarde gemakkelijker vervolgopnames kunnen doen. Astronomen zullen de grootte, massa, dichtheid en zelfs de atmosfeer van extrasolaire werelden kunnen meten. Wacht maar tot James Webb zijn detectoren op sommige van deze werelden krijgt.
Naast zijn primaire taak om planeten te vinden, heeft NASA gastonderzoekers uitgenodigd om het ruimtevaartuig te gebruiken voor ander wetenschappelijk onderzoek, zoals het vinden van quasars, het volgen van stellaire rotatie en het observeren van de variaties van dwergsterren. Alles wat een verandering in helderheid heeft, is een geweldig doelwit voor TESS.
Een interessant kenmerk van de TESS-missie zal zijn baan zijn en deze op een pad brengen dat geen enkele andere missie ooit heeft gebruikt. Het wordt een 'P / 2-maanresonantie'-baan genoemd en neemt het ruimtevaartuig mee op een elliptische baan die half zo lang duurt als de maan om de aarde draait - 13,7 dagen.
Op het dichtste punt bij de aarde ligt het 35.785 km boven de oppervlakte en duurt het drie uur om al zijn gegevens naar grondstations te verzenden. Dan vliegt het naar het hoogste punt, op een hoogte van 373.300 km, buiten de gevaren van de Van Allen Belts.
Tegen de tijd dat de TESS-missie afloopt, zullen we veel weten over de extrasolar-planeten in onze nabijgelegen buurt. Nou, veel over de planeten die vanuit ons perspectief perfect in lijn staan met hun sterren. En helaas is dit slechts een paar procent van de sterrenstelsels die er zijn.
We hebben andere technieken nodig om de rest te vinden, en ik weet zeker dat we die in toekomstige artikelen zullen behandelen.
Opmerking: dit is het transcript van een video die we hebben gepost. Bekijk het hier.
