Kepler space telescope

Kepler

Kunstenaar indruk van de Kepler -telescoop
Missietype	Ruimtetelescoop
Operator	NASA/ Lasp
COSPAR ID	2009-011a
Satcat nee.	34380
Website	WWW.nasa.gov/Kepler
Missieduur	Gepland: 3,5 jaar Finale: 9 jaar, 7 maanden, 23 dagen
Ruimtevaartuigen
Fabrikant	Ball Aerospace & Technologies
Lanceer massa	1,052,4 kg (2.320 lb)[1]
Droge massa	1.040,7 kg (2.294 lb)[1]
Lading massa	478 kg (1.054 lb)[1]
Dimensies	4,7 m × 2,7 m (15,4 ft × 8,9 ft)[1]
Stroom	1100 watt[1]
Start van missie
Lanceerdatum	7 maart 2009, 03:49:57 UTC[2]
Raket	Delta II (7925-10L)
Lanceringssite	Cape Canaveral SLC-17B
Aannemer	United Launch Alliance
Ingevoerde service	12 mei 2009, 09:01 UTC
Einde van de missie
Gedeactiveerd	15 november 2018
Orbitale parameters
Referentie systeem	Heliocentrisch
Regime	Aarde-Trailing
Semi-major as	1.0133 Au
Excentriciteit	0.036116
Perihelion hoogte	0.97671 AU
Aphelion hoogte	1.0499 AU
Helling	0,4474 graden
Periode	372.57 dagen
Argument van perihelion	294.04 graden
Gemiddelde anomalie	311.67 graden
Gemiddelde beweging	0.96626 graden/dag
Tijdperk	1 januari 2018 (J2000: 2458119.5)[3]
Hoofd telescoop
Type	Schmidt
Diameter	0,95 m (3,1 ft)
Verzamelruimte	0,708 m2 (7,62 m²)[EEN]
Golflengten	430–890 nm[3]
Transponder
Bandbreedte	X Band omhoog: 7,8 bit/s - 2 kbit/s[3] X Band Down: 10 bit/s - 16 kbit/s[3] Ka band Down: maximaal 4,3 mbit/s[3]
Ontdekkingsprogramma ←Ochtendgloren GRAAL→

De Kepler Space Telescope is een gepensioneerde ruimtetelescoop gelanceerd door NASA in 2009^[5] om planeten op aarde te ontdekken andere sterren ronddraaien.^[6][7] Vernoemd naar astronoom Johannes Kepler,^[8] Het ruimtevaartuig werd gelanceerd in een aardbevordering heliocentrische baan. De hoofdonderzoeker was William J. Borucki. Na negen en een half jaar operatie, de telescoop Reactieregelingssysteem Brandstof was uitgeput en NASA kondigde zijn pensionering aan op 30 oktober 2018.^[9][10]

Ontworpen om een ​​deel van de regio van de aarde van de Melkweg ontdekken Op aarde exoplaneten in of nabij bewoonbare zones en schat hoeveel van de miljarden sterren op de Melkweg zulke planeten hebben,^[6][11][12] Kepler's enige wetenschappelijke instrument is een fotometer die de helderheid van ongeveer 150.000 voortdurend in de gaten hield Hoofdvolgorde sterren in een vast gezichtsveld.^[13] Deze gegevens zijn verzonden naar Aarde, dan geanalyseerd om te detecteren periodiek dimmen veroorzaakt door exoplaneten Kruis vooraan van hun gastster. Alleen planeten waarvan de banen rand op de aarde worden gezien, konden worden gedetecteerd. Kepler observeerde 530,506 sterren en detecteerde 2.662 planeten.^[14]

Geschiedenis

Pre-lancering ontwikkeling

De Kepler Space Telescope maakte deel uit van NASA's Ontdekkingsprogramma van relatief goedkope wetenschapsmissies. De constructie en de eerste operatie van de telescoop werden beheerd door NASA's Jet Propulsion Laboratory, met Balruimte Verantwoordelijk voor het ontwikkelen van het Kepler -vluchtsysteem.

In januari 2006 werd de lancering van het project acht maanden vertraagd vanwege bezuinigingen op het budget en consolidatie bij NASA.^[15] Het werd in maart 2006 opnieuw vertraagd door vier maanden vanwege fiscale problemen.^[15] Op dit moment, de high-gain antenne werd gewijzigd van een gimbal-GED ONTWERP NAAR EEN VAN HET KRAAM VAN HET RIFECRAFT om kosten en complexiteit te verlagen, ten koste van één observatiedag per maand.

Na de lancering

De Ames Research Center was verantwoordelijk voor de ontwikkeling van de grondsystemen, missieactiviteiten sinds december 2009 en wetenschappelijke data -analyse. De eerste geplande levensduur was 3,5 jaar,^[16] maar meer dan verwacht ruis in de gegevens, van zowel de sterren als het ruimtevaartuig, betekende dat extra tijd nodig was om alle missiedoelen te bereiken. Aanvankelijk werd naar verwachting in 2012 de missie uitgebreid tot 2016,^[17] Maar op 14 juli 2012, een van de vier van de ruimtevaartuigen reactiewielen Gebruikt voor het wijzen van het ruimtevaartuig stopte met draaien, en het voltooien van de missie zou alleen mogelijk zijn als alle andere reactiekwielen betrouwbaar zouden blijven.^[18] Toen, op 11 mei 2013, mislukte een tweede reactiewiel, waarbij het verzamelen van wetenschapsgegevens werd uitgeschakeld^[19] en het bedreigen van de voortzetting van de missie.^[20]

Op 15 augustus 2013 kondigde NASA aan dat ze het hadden opgegeven om de twee mislukte reactiekwielen te repareren. Dit betekende dat de huidige missie moest worden gewijzigd, maar het betekende niet noodzakelijkerwijs het einde van de planeetjacht. NASA had de Space Science Community gevraagd om alternatieve missieplannen voor te stellen "mogelijk een exoplanet -zoekopdracht, met behulp van de resterende twee goede reactiewielen en boegschroeven".^{[21][22][23][24]} Op 18 november 2013, de K2 "Second Light" -voorstel werd gemeld. Dit zou het gebruik van de gehandicapte Kepler omvatten op een manier die zou kunnen detecteren bewoonbare planeten rond kleinere, dimmer Rode dwergen.^{[25][26][27][28]} Op 16 mei 2014 kondigde NASA de goedkeuring aan van de K2 -extensie.^[29]

Tegen januari 2015 waren Kepler en de vervolgobservaties gevonden 1.013 bevestigde exoplaneten in ongeveer 440 sterrenstelsels, samen met nog eens 3.199 onbevestigde planeetkandidaten.^[B][30][31] Vier planeten zijn bevestigd via Kepler's K2 -missie.^[32] In november 2013 schatten astronomen op basis van Kepler Space Mission -gegevens dat er maar liefst 40 miljard zou kunnen zijn rotsachtig Op aarde exoplaneten in een baan om de bewoonbare zones van Zonachtig sterren en Rode dwergen binnen de Melkweg.^[33][34][35] Naar schatting kunnen 11 miljard van deze planeten in een baan rond zonachtige sterren zijn.^[36] De dichtstbijzijnde dergelijke planeet kan 3,7 zijn parsecs (12ly) weg, volgens de wetenschappers.^[33][34]

Op 6 januari 2015 kondigde NASA aan dat de 1.000e bevestigde exoplanet ontdekte door de Kepler Space Telescope. Vier van de nieuw bevestigde exoplaneten bleken van binnen te omzeilen bewoonbare zones van hun gerelateerde sterren: drie van de vier, Kepler-438B, Kepler-442B en Kepler-452B, zijn bijna op aarde en waarschijnlijk rotsachtig; de vierde, Kepler-440B, is een super-aarde.^[37] Op 10 mei 2016 verifieerde NASA 1.284 nieuwe exoplaneten gevonden door Kepler, de grootste bevinding van planeten tot nu toe.^[38][39][40]

Kepler -gegevens hebben ook wetenschappers geholpen te observeren en te begrijpen supernovae; Metingen werden elk half uur verzameld, dus de lichtcurves waren vooral nuttig voor het bestuderen van dit soort astronomische gebeurtenissen.^[41]

Op 30 oktober 2018, nadat het ruimtevaartuig geen brandstof meer had, kondigde NASA aan dat de telescoop met pensioen zou gaan.^[42] De telescoop werd dezelfde dag gesloten en maakte een einde aan zijn negenjarige dienst. Kepler observeerde 530.506 sterren en ontdekte 2.662 exoplaneten gedurende zijn levensduur.^[14] Een nieuwere NASA -missie, Tess, gelanceerd in 2018, zet de zoektocht naar exoplaneten voort.^[43]

Ruimtevaartuigontwerp

De telescoop heeft een massa van 1.039 kilogram (2.291 lb) en bevat een Schmidt -camera Met een 0,95-meter (37,4 inch) voorcorrectorplaat (lens) die een 1,4-meter (55 inch) voedt primaire spiegel- Op het moment van de lancering was dit de grootste spiegel op elke telescoop buiten de aarde om de aarde,^[44] Hoewel de Herschel Space Observatory nam deze titel een paar maanden later. De telescoop heeft een 115 graden² (ongeveer 12 graden diameter) gezichtsveld (FOV), ruwweg gelijk aan de grootte van iemands vuist die op armlengte wordt gehouden. Hiervan, 105 graden² is van wetenschapskwaliteit, met minder dan 11% vigneting. De fotometer heeft een zachte focus om uitstekend te bieden fotometrie, in plaats van scherpe beelden. Het missiedoel was een gecombineerde differentiële fotometrische precisie (CDPP) van 20 ppm voor een m(V) = 12 zonachtige ster voor een integratie van 6,5 uur, hoewel de waarnemingen niet aan dit doel kwamen (zie missiestatus).

Camera

Het brandvlak van de camera van het ruimtevaartuig is gemaakt van tweeënveertig 50 x 25 mm (2 × 1 in) CCD's op 2200 × 1024 pixels elk, met een totale resolutie van 94.6 megapixels,^[45][46] waardoor het destijds het grootste camerasysteem in de ruimte werd gelanceerd.^[16] De array werd gekoeld door warmtepijpen verbonden met een externe radiator.^[47] De CCD's werden om de 6,5 seconden uitgelezen (om de verzadiging te beperken) en samen 58,89 seconden aan boord aan boord voor korte cadansdoelen, en 1765,5 seconden (29,4 minuten) voor lange cadansdoelen.^[48] Vanwege de grotere bandbreedtevereisten voor de eerste, waren deze beperkt in aantal tot 512 vergeleken met 170.000 voor lange cadans. Hoewel bij de lancering Kepler echter de hoogste gegevenssnelheid van een NASA-missie had, vormden de 29 minuten durende bedragen van alle 95 miljoen pixels meer gegevens dan kon worden opgeslagen en teruggestuurd naar de aarde. Daarom selecteerde het wetenschapsteam vooraf de relevante pixels die bij elke interesse-ster zijn gekoppeld, wat ongeveer 6 procent van de pixels bedroeg (5,4 megapixels). De gegevens van deze pixels werden vervolgens opgevraagd, gecomprimeerd en opgeslagen, samen met andere hulpgegevens, in de ingebouwde state-state recorder aan boord van 16 Gigabyte. Gegevens die zijn opgeslagen en downlinked zijn omvatten wetenschapssterren, P-modus sterren, uitstrijkje, zwart niveau, achtergrond en volledige beeldveldafbeeldingen.^[47][49]

Primaire spiegel

De primaire spiegel van Kepler heeft een diameter van 1,4 meter (4,6 ft). Vervaardigd door glazen maker Corning gebruik makend van ultra-low expansie (ULE) glas, de spiegel is specifiek ontworpen om een ​​massa te hebben, slechts 14% die van een solide spiegel van dezelfde grootte.^[50][51] Om een ​​ruimtetelescoopsysteem te produceren met voldoende gevoeligheid om relatief kleine planeten te detecteren, omdat ze voor sterren passeren, was een zeer hoge reflectievoconing op de primaire spiegel vereist. Gebruik makend van Ion ondersteunde verdamping, Surface Optics Corp. paste een beschermende zilvercoating met negenlaag toe om reflectie en een diëlektrische interferentiecoating te verbeteren om de vorming van kleurcentra en atmosferische vochtabsorptie te minimaliseren.^[52][53]

Fotometrische prestaties

In termen van fotometrische prestaties werkte Kepler goed, veel beter dan elke aardgebonden telescoop, maar kort van ontwerpdoelen. Het doel was een gecombineerde differentiële fotometrische precisie (CDPP) van 20 delen per miljoen (ppm) op een magnitude 12-ster voor een integratie van 6,5 uur. Deze schatting werd ontwikkeld waardoor 10 ppm voor stellaire variabiliteit, ruwweg de waarde voor de zon. De verkregen nauwkeurigheid voor deze observatie heeft een breed bereik, afhankelijk van de ster en positie op het brandvlak, met een mediaan van 29 ppm. Het grootste deel van de extra ruis lijkt te wijten te zijn aan een groter dan verwachte variabiliteit in de sterren zelf (19,5 ppm in tegenstelling tot de veronderstelde 10.0 ppm), waarbij de rest door instrumentele ruisbronnen iets groter is dan voorspeld.^[54][45]

Omdat afname van de helderheid van een planeet van een aardgrootte die een zonachtige ster overstort, zo klein is, slechts 80 ppm, betekent de verhoogde ruis dat elke individuele doorvoer slechts een 2,7 σ gebeurtenis is, in plaats van de beoogde 4 σ. Dit betekent op zijn beurt dat meer overgangen moeten worden waargenomen als zeker van een detectie. Wetenschappelijke schattingen gaven aan dat een missie van 7 tot 8 jaar, in tegenstelling tot de oorspronkelijk geplande 3,5 jaar, nodig zou zijn om alle doorgaande planeten op aarde te vinden.^[55] Op 4 april 2012, de Kepler Missie werd goedgekeurd voor uitbreiding door het fiscale jaar 2016,^[17][56] Maar dit hing ook af van alle resterende reactiewielen die gezond bleven, wat niet het geval bleek te zijn (zie Reactiewielproblemen onderstaand).

Baan en oriëntatie

Kepler Draait de zon,^[57][58] die de aarde vermijdt occultaties, verdwaalde licht, en zwaartekracht storingen en greep inherent aan een aardebaan.

NASA heeft de baan van Kepler gekenmerkt als "aardbevorderende".^[59] Met een orbitale periode van 372,5 dagen valt Kepler langzaam verder achter de aarde (ongeveer 16 miljoen mijl per jaar). Vanaf 1 mei 2018^[update], de afstand tot Kepler van de aarde was ongeveer 0,917 AU (137 miljoen km).^[3] Dit betekent dat Kepler na ongeveer 26 jaar de andere kant van de zon zal bereiken en na 51 jaar teruggaat naar de buurt van de aarde.

Tot 2013 de fotometer wees naar een veld in de noordelijk sterrenbeelden van Cygnus, Lyra en Draco, die ver uit de ecliptica vlak, zodat zonlicht nooit de fotometer binnenkomt als de ruimtevaartuigen draait.^[47] Dit is ook de richting van de beweging van het zonnestelsel rond het midden van de melkweg. Aldus zijn de sterren die Kepler heeft waargenomen ongeveer dezelfde afstand van het galactische centrum als de Zonnestelselen ook dicht bij de galactisch vlak. Dit feit is belangrijk als de positie in de melkweg verband houdt met bewoonbaarheid, zoals gesuggereerd door de Zeldzame aardhypothese.

Oriëntatie is 3-as gestabiliseerd door rotaties te detecteren met behulp van fijne ondergaanssensoren die zich op het focale vlak van het instrument bevinden (in plaats van snelheidssenserende gyroscopen, bijvoorbeeld zoals gebruikt op Hubberen).^[60] en gebruiken reactiewielen en hydrazine schorsen^[61] om de oriëntatie te beheersen.

Activiteiten

Kepler werd geopereerd Boulder, Colorado, Door de Laboratorium voor atmosferische en ruimtefysica (Lasp) onder contract aan Ball Aerospace & Technologies. De zonnepaneel van het ruimtevaartuig werd gedraaid om de zon onder ogen te zien bij de Z -zonnewend en equinoxen, om de hoeveelheid zonlicht die op de zonne -array valt te optimaliseren en om de warmtestraal te houden die naar diepe ruimte wijst.^[47] Samen regelen LASP en Ball Aerospace het ruimtevaartuig van een Mission Operations Center op de onderzoekscampus van de Universiteit van Colorado. LASP voert essentiële missieplanning uit en de eerste verzameling en distributie van de wetenschapsgegevens. De initiële levenscycluskosten van de missie werden geschat op US $ 600 miljoen, inclusief financiering voor 3,5 jaar operatie.^[47] In 2012 kondigde NASA aan dat de Kepler -missie tot 2016 zou worden gefinancierd voor een bedrag van ongeveer $ 20 miljoen per jaar.^[17]

Communicatie

NASA nam contact op met het ruimtevaartuig met behulp van de X Band Communicatielink twee keer per week voor opdracht- en statusupdates. Wetenschappelijke gegevens worden eenmaal per maand gedownload met behulp van de K_a band link met een maximale gegevensoverdrachtsnelheid van ongeveer 550KB/S. De hoge versterkingsantenne is niet bestuurbaar, dus het verzamelen van gegevens wordt een dag onderbroken om het hele ruimtevaartuig en de hoge versterkingsantenne voor communicatie naar de aarde te heroriënteren.^{[62]: 16}

De Kepler Space Telescope voerde zijn eigen gedeeltelijke analyse uit aan boord en verzonden alleen wetenschappelijke gegevens die nodig werden geacht voor de missie om bandbreedte te behouden.^[63]

Gegevensbeheer

Science Data Telemetry verzameld tijdens missieactiviteiten bij LAP Space Telescope Science Institute op de campus van Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland. De Science Data Telemetry is gedecodeerd en verwerkt tot niet -gekalibreerd PAST BIJ-Format Science Data Products van de DMC, die vervolgens worden doorgegeven aan het Science Operations Center (SOC) van NASA Ames Research Center, voor kalibratie en eindverwerking. De SOC bij NASA Ames Research Center (ARC) ontwikkelt en beheert de tools die nodig zijn om wetenschappelijke gegevens te verwerken voor gebruik door de Kepler Science Office (SO). Dienovereenkomstig ontwikkelt de SOC de pijplijngegevensverwerkingssoftware op basis van wetenschappelijke algoritmen die gezamenlijk worden ontwikkeld door de SO en SOC. Tijdens operaties, de SOC:^[64]

1. Ontvangt niet -gekalibreerde pixelgegevens van de DMC
2. Past de analysegoritmen toe om gekalibreerde pixels en lichtcurves te produceren voor elke ster
3. Voert doorzoekingen uit naar detectie van planeten (drempel-crossing-gebeurtenissen of TCES)
4. Voert gegevensvalidatie van kandidaatplaneten uit door verschillende dataproducten te evalueren op consistentie als een manier om vals positieve detecties te elimineren

De SOC evalueert ook de photometrische prestaties op een continue basis en biedt de prestatiestatistieken aan het SO- en Mission Management Office. Ten slotte ontwikkelt en onderhoudt de SOC de wetenschappelijke databases van het project, inclusief catalogi en verwerkte gegevens. De SOC retourneert eindelijk gekalibreerde dataproducten en wetenschappelijke resultaten terug naar de DMC voor langdurige archivering en distributie aan astronomen over de hele wereld via het multimission-archief in STSCI (MAST).

Fouten van de reactiewiel

Op 14 juli 2012, een van de vier reactiewielen Gebruikt voor het fijne aanwijzing van het ruimtevaartuig mislukt.^[65] Hoewel Kepler slechts drie reactiekweltjes nodig heeft om de telescoop nauwkeurig te richten, zou een ander mislukking het ruimtevaartuig niet in staat zijn om op het oorspronkelijke veld te richten.^[66]

Na enkele problemen te hebben getoond in januari 2013, mislukte een tweede reactiewiel op 11 mei 2013, waarmee de primaire missie van Kepler werd beëindigd. Het ruimtevaartuig werd in de veilige modus geplaatst, en van juni tot augustus 2013 werd een reeks technische tests uitgevoerd om te proberen een van beide mislukte wiel te herstellen. Tegen 15 augustus 2013 werd besloten dat de wielen onherstelbaar waren,^[21][22][23] en een engineeringrapport werd bevolen om de resterende mogelijkheden van het ruimtevaartuig te beoordelen.^[21]

Deze inspanning leidde uiteindelijk tot de "K2" vervolgmissie die verschillende velden in de buurt van de Ecliptic observeerde.

Operationele tijdlijn

In januari 2006 werd de lancering van het project acht maanden vertraagd vanwege bezuinigingen op het budget en consolidatie bij NASA.^[15] Het werd in maart 2006 opnieuw vertraagd door vier maanden vanwege fiscale problemen.^[15] Op dit moment, de high-gain antenne werd gewijzigd van een gimballed ontwerp in één die is vastgesteld aan het frame van het ruimtevaartuig om kosten en complexiteit te verlagen, ten koste van één observatiedag per maand.

Het Kepler Observatorium werd gelanceerd op 7 maart 2009, om 03:49:57 UTC aan boord van een Delta II raket van Cape Canaveral Air Force Station, Florida.^[2][5] De lancering was een succes en alle drie de fasen werden voltooid om 04:55 UTC. De cover van de telescoop werd op 7 april 2009 overboord gegooid en de Eerste licht Afbeeldingen werden genomen op de volgende dag.^[67][68]

Op 20 april 2009 werd aangekondigd dat het Kepler Science -team had geconcludeerd dat verdere verfijning van de focus het wetenschappelijke rendement aanzienlijk zou vergroten.^[69] Op 23 april 2009 werd aangekondigd dat de focus met succes was geoptimaliseerd door de primaire spiegel 40 te verplaatsenmicrometers (1,6 duizendste van een inch) naar het brandvlak en de primaire spiegel 0,0072 graden kantelen.^[70]

Op 13 mei 2009, om 00:01 UTC, voltooide Kepler met succes de inbedrijfstellingsfase en begon zijn zoektocht naar planeten rond andere sterren.^[71][72]

Op 19 juni 2009 stuurde het ruimtevaartuig met succes zijn eerste wetenschapsgegevens naar de aarde. Er werd ontdekt dat Kepler was binnengekomen veilige modus Op 15 juni vond een tweede veilige modus -gebeurtenis plaats op 2 juli. In beide gevallen werd het evenement geactiveerd door een processor reset. Het ruimtevaartuig hervatte de normale werking op 3 juli en de wetenschappelijke gegevens die sinds 19 juni waren verzameld, werden die dag downlinked.^[73] Op 14 oktober 2009 werd de oorzaak van deze kluisgebeurtenissen vastgesteld als een lage spanning voeding die stroom levert aan de RAD750 processor.^[74] Op 12 januari 2010 heeft een deel van het focale vlak abnormale gegevens overgedragen, wat een probleem suggereert met Focal Plane Mod-3-module, met twee van Kepler's 42 CCD's. Vanaf oktober 2010^[update], de module werd beschreven als "mislukt", maar de dekking overtrof nog steeds de wetenschapsdoelen.^[75]

Kepler downlinked ongeveer twaalf gigabytes Van de gegevens^[76] Ongeveer eenmaal per maand^[77]- Een voorbeeld van een dergelijke downlink was op 22-23 november 2010.^[78]

Gezichtsveld

Kepler heeft een vast gezichtsveld (FOV) tegen de hemel. Het diagram rechts toont het celestiale coördinaten en waar de detectorvelden zich bevinden, samen met de locaties van een paar heldere sterren met Celestial North in de linkerbovenhoek. De missiewebsite heeft een rekenmachine^[79] Dat zal bepalen of een bepaald object in de FOV valt, en zo ja, waar het in de gegevensstroom van de fotodetector wordt weergegeven. Gegevens over exoplanet -kandidaten worden ingediend bij de Kepler vervolgprogrammaof KFOP om follow-up observaties uit te voeren.

Kepler's gezichtsveld beslaat 115 vierkante graden, ongeveer 0,25 procent van de lucht, of "ongeveer twee schepjes van de grote dipper". Het zou dus ongeveer 400 Kepler-achtige telescopen vereisen om de hele hemel te bedekken.^[80] Het Kepler -veld bevat delen van de sterrenbeelden Cygnus, Lyra, en Draco.

Het dichtstbijzijnde sterrensysteem in Kepler's gezichtsveld is het trinaire sterrensysteem Gliese 1245, 15 lichtjaren vanaf de zon. De bruine dwerg wijze J2000+3629, 22,8 ± 1 lichtjaren vanaf de zon bevindt zich ook in het gezichtsveld, maar is onzichtbaar voor Kepler vanwege het uitzenden van licht voornamelijk in infraroodgolflengten.

Doelstellingen en methoden

Het wetenschappelijke doel van de Kepler Space Telescope was om de structuur en diversiteit van te verkennen planetaire systemen.^[81] Dit ruimtevaartuig observeert een groot voorbeeld van sterren om verschillende belangrijke doelen te bereiken:

• Om te bepalen hoeveel aardgrootte en grotere planeten er zijn in of nabij de bewoonbare zone (Vaak "Goldilocks Planets" genoemd)^[82] van een breed scala aan spectrale soorten sterren.
• Om het bereik van grootte en vorm van de banen van deze planeten te bepalen.
• Om te schatten hoeveel planeten er zijn in systemen met meerdere sterren.
• Om het bereik van een baangrootte, helderheid, grootte, massa en dichtheid van gigantische planeten met korte periodes te bepalen.
• Om extra leden van elk ontdekt planetair systeem te identificeren met behulp van andere technieken.
• Bepaal de eigenschappen van die sterren die planetaire systemen herbergen.

Meeste van de exoplaneten eerder gedetecteerd door andere projecten waren Gigantische planeten, meestal de grootte van Jupiter en groter. Kepler is ontworpen om te zoeken naar planeten 30 tot 600 keer minder massief, dichter bij de volgorde van de massa van de aarde (Jupiter is 318 keer massiever dan de aarde). De gebruikte methode, de doorvoermethode, omvat het observeren van herhaald doorvoer van planeten voor hun sterren, wat een lichte vermindering van de ster veroorzaakt schijnbare omvang, op volgorde van 0,01% voor een planeet op aarde. De mate van deze vermindering van de helderheid kan worden gebruikt om de diameter van de planeet af te leiden, en het interval tussen transits kan worden gebruikt om de orbitale periode van de planeet af te leiden, waaruit schattingen van zijn orbitaal semi-major as (gebruik makend van Kepler's wetten) en de temperatuur (met behulp van modellen van stellaire straling) kan worden berekend.

De kans op een willekeurig planetaire baan langs de lijn van het zicht naar een ster zijn is de diameter van de ster gedeeld door de diameter van de baan.^[83] Voor een planeet op aarde op 1Au Het doorgeven van een zonachtige ster De waarschijnlijkheid is 0,47%, of ongeveer 1 op 210.^[83] Voor een planeet als Venus draait de kans op een zonachtige ster iets hoger, bij 0,65%;^[83] Als de hostster meerdere planeten heeft, is de kans op extra detecties hoger dan de kans op initiële detectie, ervan uitgaande dat planeten in een bepaald systeem de neiging hebben om in vergelijkbare vlakken te draaien - een veronderstelling die consistent is met de huidige modellen van planetaire systeemvorming.^[83] Bijvoorbeeld als een Kepler-zoals missie uitgevoerd door buitenaardse wezens waargenomen de aarde die de zon doordook, er is een kans van 7% dat het ook zou zien Venus doorgang.^[83]

Kepler's 115 graden² gezichtsveld geeft het een veel hogere kans om planeten op aarde te detecteren dan de Hubble Space Telescope, die alleen een gezichtsveld heeft 10 m² boog-minutes. Bovendien is Kepler toegewijd aan het detecteren van planetaire transits, terwijl de Hubble Space Telescope wordt gebruikt om een ​​breed scala aan wetenschappelijke vragen te beantwoorden en zelden continu naar slechts één Starfield kijkt. Van de ongeveer half miljoen sterren in Kepler's gezichtsveld, werden ongeveer 150.000 sterren geselecteerd voor observatie. Meer dan 90.000 zijn G-type sterren op, of dichtbij, de Hoofdreeks. Kepler was dus ontworpen om gevoelig te zijn voor golflengten van 400-865 nm waar de helderheid van die sterrenpieken. De meeste door Kepler waargenomen sterren hebben een duidelijke visuele grootte tussen 14 en 16, maar de helderste waargenomen sterren hebben een duidelijke visuele magnitude van 8 of lager. Van de meeste planeet-kandidaten werd aanvankelijk niet verwacht dat ze werden bevestigd omdat ze te zwak waren voor follow-up observaties.^[84] Alle geselecteerde sterren worden gelijktijdig waargenomen, waarbij het ruimtevaartuig variaties in hun helderheid om de dertig minuten meet. Dit biedt een betere kans om een ​​doorvoer te zien. De missie is ontworpen om de kans te maximaliseren om planeten te detecteren die rond andere sterren draaien.^[47][85]

Omdat Kepler ten minste drie transits moet observeren om te bevestigen dat het dimmen van een ster werd veroorzaakt door een transiterende planeet, en omdat grotere planeten een signaal geven dat gemakkelijker te controleren is, verwachtten wetenschappers strakke banen. De eerste hiervan werd gemeld na slechts een paar maanden operatie. Kleinere planeten, en planeten verder van hun zon zouden langer duren, en het ontdekken van planeten die vergelijkbaar zijn met de aarde zouden naar verwachting drie jaar of langer duren.^[57]

Gegevens verzameld door Kepler worden ook gebruikt voor het studeren variabele sterren van verschillende typen en optreden asteroseismologie,^[86] vooral op sterren die worden getoond Zonne-achtige oscillaties.^[87]

Planet Find Process

Planet -kandidaten vinden

Nadat Kepler de gegevens heeft verzameld en teruggestuurd, worden ruwe lichtcurves geconstrueerd. De helderheidswaarden worden vervolgens aangepast om de helderheidsvariaties te nemen als gevolg van de rotatie van het ruimtevaartuig. De volgende stap is het verwerken van (vouwen) lichtcurves in een gemakkelijker waarneembare vorm en software selecteren selecteren signalen die mogelijk transitachtig lijken. Op dit punt wordt elk signaal dat potentiële transitachtige kenmerken vertoont een drempeloverganggebeurtenis genoemd. Deze signalen worden individueel geïnspecteerd in twee inspectierondes, waarbij de eerste ronde slechts enkele seconden per doelwit duurt. Deze inspectie elimineert ten onrechte geselecteerde niet-signalen, signalen veroorzaakt door instrumentele ruis en duidelijke verduistering binaries.^[88]

Drempelovergangsgebeurtenissen die deze tests slagen, worden genoemd Kepler objecten van belang (Koi), ontvang een KOI -aanduiding en worden gearchiveerd. KOI's worden grondiger geïnspecteerd in een proces dat dispositionering wordt genoemd. Degenen die de dispositionering passeren, worden Kepler Planet -kandidaten genoemd. Het KOI-archief is niet statisch, wat betekent dat een Kepler-kandidaat bij verdere inspectie in de vals-positieve lijst zou kunnen eindigen. Op zijn beurt konden kois die ten onrechte werden geclassificeerd als valse positieven in de lijst met kandidaten belanden.^[89]

Niet alle planeet -kandidaten gaan door dit proces. Circumbinaire planeten Toon geen strikt periodieke transits en moet via andere methoden worden geïnspecteerd. Bovendien gebruiken onderzoekers van derden verschillende methoden voor gegevensverwerking, of zoeken ze zelfs planeetkandidaten uit de onbewerkte lichtcurve-gegevens. Als gevolg hiervan kunnen die planeten KOI -aanduiding missen.

Planetkandidaten bevestigen

Zodra er geschikte kandidaten zijn gevonden uit Kepler-gegevens, is het noodzakelijk om valse positieven uit te sluiten met follow-up tests.

Gewoonlijk worden Kepler-kandidaten afzonderlijk afgebeeld met meer geavanceerde grondgebaseerde telescopen om eventuele achtergrondobjecten op te lossen die de handtekening van de helderheid van het doorvoersignaal kunnen besmetten.^[91] Een andere methode om planeetkandidaten uit te sluiten is astrometrie waarvoor Kepler goede gegevens kan verzamelen, hoewel dit geen ontwerpdoel was. Hoewel Kepler geen planetaire massaobjecten met deze methode kan detecteren, kan het worden gebruikt om te bepalen of de doorvoer is veroorzaakt door een stellaire massaobject.^[92]

Via andere detectiemethoden

Er zijn een paar verschillende exoplanetdetectiemethoden die helpen om valse positieven uit te sluiten door verder bewijs te geven dat een kandidaat een echte planeet is. Een van de methoden, genoemd Doppler -spectroscopie, vereist follow-up observaties van grondgebaseerde telescopen. Deze methode werkt goed als de planeet enorm is of zich rond een relatief heldere ster bevindt. Hoewel de huidige spectrografen onvoldoende zijn om planetaire kandidaten met kleine massa's rond relatief dimde sterren te bevestigen, kan deze methode worden gebruikt om extra massieve niet-transiterende planeetkandidaten rond gerichte sterren te ontdekken.

In multiplanetaire systemen kunnen planeten vaak worden bevestigd door doorvoertiming variatie Door te kijken naar het tijdstip tussen opeenvolgende transits, die kunnen variëren als planeten door elkaar zwaartekracht door elkaar worden verstoord. Dit helpt om relatief lage-massaplaneten te bevestigen, zelfs wanneer de ster relatief ver weg is. Transit -timingvariaties geven aan dat twee of meer planeten tot hetzelfde planetaire systeem behoren. Er zijn zelfs gevallen waarin een niet-transiterende planeet ook op deze manier wordt ontdekt.^[93]

Circumbinaire planeten Toon veel grotere doorvoertimingvariaties tussen transits dan planeten die zwaartekrachtig worden verstoord door andere planeten. Hun transitduurtijden variëren ook aanzienlijk. Transit timing en duurvariaties voor circumbinaire planeten worden veroorzaakt door de orbitale beweging van de gaststerren, in plaats van door andere planeten.^[94] Als de planeet massaal genoeg is, kan dit bovendien kleine variaties van de orbitale periodes van de gaststerren veroorzaken. Ondanks dat het moeilijker is om circumbinaire planeten te vinden vanwege hun niet-periodieke transits, is het veel gemakkelijker om ze te bevestigen, omdat timingpatronen van transits niet kunnen worden nagebootst door een verduisterend binair of een achtergrondsterrensysteem.^[95]

Naast transits ondergaan planeten rond hun sterren die rond hun sterren zijn om gereflecteerde lichtvariaties-zoals de Maan, ze gaan er doorheen fasen Van volledig tot nieuw en weer terug. Omdat Kepler de planeet niet van de ster kan oplossen, ziet het alleen het gecombineerde licht en lijkt de helderheid van de gastster op elke baan op een periodieke manier te veranderen. Hoewel het effect klein is-de fotometrische precisie die nodig is om een ​​close-in gigantische planeet te zien, is ongeveer hetzelfde als het detecteren van een planeet op aarde tijdens het transport over een ster van het zonne-type-Jupiter-formaat planeten met een orbitale periode van een paar Dagen of minder kunnen worden gedetecteerd door gevoelige ruimtetelescopen zoals Kepler. Op de lange termijn kan deze methode helpen bij het vinden van meer planeten dan de transitmethode, omdat de gereflecteerde lichtvariatie met een orbitale fase grotendeels onafhankelijk is van de orbitale helling van de planeet en niet vereist dat de planeet voor de schijf van de ster gaat . Bovendien is de fasefunctie van een gigantische planeet ook een functie van zijn thermische eigenschappen en atmosfeer, indien aanwezig. Daarom kan de fasecurve andere planetaire eigenschappen beperken, zoals de deeltjesgrootteverdeling van de atmosferische deeltjes.^[96]

Kepler's fotometrische precisie is vaak hoog genoeg om de helderheidsveranderingen van een ster te observeren, veroorzaakt door Doppler -stralen of de vormvervorming van een ster door een metgezel. Deze kunnen soms worden gebruikt om hete Jupiter -kandidaten uit te sluiten als valse positieven veroorzaakt door een ster of een bruine dwerg wanneer deze effecten te merkbaar zijn.^[97] Er zijn echter enkele gevallen waarin dergelijke effecten worden gedetecteerd, zelfs door metgezellen van planetaire massa, zoals zoals TRES-2B.^[98]

Door validatie

Als een planeet niet kan worden gedetecteerd via ten minste een van de andere detectiemethoden, kan deze worden bevestigd door te bepalen of de mogelijkheid dat een Kepler-kandidaat een echte planeet is aanzienlijk groter is dan alle vals-positieve scenario's gecombineerd. Een van de eerste methoden was om te kijken of andere telescopen ook de doorvoer kunnen zien. De eerste planeet die via deze methode werd bevestigd, was Kepler-22B die ook werd waargenomen met een Spitzer Space Telescope naast het analyseren van andere vals-positieve mogelijkheden.^[99] Een dergelijke bevestiging is kostbaar, omdat kleine planeten over het algemeen alleen kunnen worden gedetecteerd met ruimtetelescopen.

In 2014 werd een nieuwe bevestigingsmethode genaamd "Validation by Multiplicity" aangekondigd. Uit de planeten die eerder via verschillende methoden werden bevestigd, bleek dat planeten in de meeste planetaire systemen in een relatief vlak vlak draaien, vergelijkbaar met de planeten die in het zonnestelsel worden gevonden. Dit betekent dat als een ster meerdere planeetkandidaten heeft, het zeer waarschijnlijk een echt planetair systeem is.^[100] Transit-signalen moeten nog aan verschillende criteria voldoen die vals-positieve scenario's uitsluiten. Het moet bijvoorbeeld een aanzienlijke signaal-ruisverhouding hebben, het heeft ten minste drie waargenomen transits, orbitale stabiliteit van die systemen moet stabiel zijn en de transitcurve moet een vorm hebben die gedeeltelijk verduistering binaries niet kan nabootsen . Bovendien moet de orbitale periode 1,6 dagen of langer zijn om gemeenschappelijke valse positieven uit te sluiten die worden veroorzaakt door verduistering binaries.^[101] Validatie per multipliciteitsmethode is zeer efficiënt en maakt het mogelijk om honderden Kepler -kandidaten in een relatief korte tijd te bevestigen.

Er is een nieuwe validatiemethode ontwikkeld met behulp van een tool genaamd Pastis. Het maakt het mogelijk om een ​​planeet te bevestigen, zelfs wanneer slechts een enkele kandidaat -doorvoerevenement voor de hostster is gedetecteerd. Een nadeel van deze tool is dat het een relatief hoge signaal-ruisverhouding vereist van Kepler Gegevens, dus het kan voornamelijk alleen grotere planeten of planeten bevestigen rond stille en relatief heldere sterren. Momenteel is de analyse van Kepler -kandidaten via deze methode aan de gang.^[102] Pastis was eerst succesvol voor het valideren van de planeet Kepler-420B.^[103]

Missieresultaten

De Kepler Space Telescope was in actieve operatie van 2009 tot 2013, met de eerste hoofdresultaten aangekondigd op 4 januari 2010. Zoals verwacht, waren de eerste ontdekkingen allemaal planeten voor korte periodes. Naarmate de missie voortduurde, werden extra kandidaten met een langer perioden gevonden. Vanaf november 2018^[update], Kepler heeft 5.011 Exoplanet -kandidaten en 2.662 bevestigde exoplaneten ontdekt.^{[104] [105]} Vanaf augustus 2022 moeten 2.056 EXOPLANET -kandidaten worden bevestigd en 2.711 worden nu bevestigd exoplaneten.^[106]

2009

NASA hield een persconferentie om de vroege wetenschapsresultaten van de Kepler -missie op 6 augustus 2009 te bespreken.^[107] Tijdens deze persconferentie werd onthuld dat Kepler het bestaan ​​van het eerder bekende doorgaande exoplanet had bevestigd HAT-P-7B, en functioneerde goed genoeg om planeten van de aardgrootte te ontdekken.^[108][109]

Omdat Kepler's detectie van planeten afhangt van het zien van zeer kleine veranderingen in helderheid, sterren die zelf in helderheid variëren (variabele sterren) zijn niet nuttig in deze zoekopdracht.^[77] Vanaf de eerste paar maanden van gegevens hebben Kepler -wetenschappers vastgesteld dat ongeveer 7.500 sterren uit de eerste doellijst dergelijke variabele sterren zijn. Deze werden uit de doellijst verwijderd en vervangen door nieuwe kandidaten. Op 4 november 2009 bracht het Kepler -project publiekelijk de lichtcurves van de gevallen sterren uit.^[110] De eerste nieuwe planeet kandidaat waargenomen door Kepler werd oorspronkelijk gemarkeerd als een vals positief vanwege onzekerheden in de massa van zijn ouderster. Het werd echter tien jaar later bevestigd en wordt nu aangewezen Kepler-1658B.^[111][112]

De eerste zes weken van gegevens onthulden vijf voorheen onbekende planeten, allemaal heel dicht bij hun sterren.^[113][114] Een van de opmerkelijke resultaten zijn een van de minst dichte planeten die nog zijn gevonden,^[115] Twee lage massa Witte dwergen^[116] die aanvankelijk werden gemeld als lid van een nieuwe klasse van stellaire objecten,^[117] en Kepler-16B, een goed gekarakteriseerde planeet die een binaire ster draait.

2010

Op 15 juni 2010 heeft de Kepler -missie gegevens vrijgegeven over alle behalve 400 van de ~ 156.000 planetaire doelsterren aan het publiek. 706 doelen van deze eerste gegevensset hebben levensvatbare exoplanet -kandidaten, met maten variërend van zo klein als aarde tot groter dan Jupiter. De identiteit en kenmerken van 306 van de 706 doelen werden gegeven. De vrijgegeven doelen omvatten vijf kandidaat-multi-planet-systemen, waaronder zes extra exoplanet-kandidaten.^[118] Voor de meeste kandidaten waren slechts 33,5 dagen gegevens beschikbaar.^[118] NASA kondigde ook gegevens aan voor nog eens 400 kandidaten werden onthouden om leden van de Kepler team om vervolgobservaties uit te voeren.^[119] De gegevens voor deze kandidaten werden gepubliceerd op 2 februari 2011.^[120] (Zie de Kepler resultaten voor 2011 onderstaand.)

De Kepler -resultaten, gebaseerd op de kandidaten in de lijst die in 2010 werd uitgebracht, impliceerden dat de meeste kandidaatplaneten minder dan de helft van die van Jupiter hebben. De resultaten impliceren ook dat kleine kandidaatplaneten met perioden minder dan dertig dagen veel vaker voorkomen dan grote kandidaatplaneten met periodes minder dan dertig dagen en dat de op de grond gebaseerde ontdekkingen de grote staart van de grootteverdeling bemonsteren.^[118] Dit sprak oudere theorieën tegen die suggereerden dat kleine en aardse planeten relatief zeldzaam zouden zijn.^[121][122] Gebaseerd op extrapolaties van de Kepler Gegevens, een schatting van ongeveer 100 miljoen bewoonbare planeten op de Melkweg kan realistisch zijn.^[123] Sommige media -rapporten van de TED -talk hebben ertoe geleid dat het misverstand daarvan Kepler had deze planeten eigenlijk gevonden. Dit werd verduidelijkt in een brief aan de directeur van de NASA Ames Research Center, voor de Kepler Science Council van 2 augustus 2010 stelt: "Analyse van de huidige Kepler-gegevens ondersteunt niet de bewering dat Kepler aardachtige planeten heeft gevonden."^{[7][124][125]}

In 2010 identificeerde Kepler twee systemen die objecten bevatten die kleiner en heter zijn dan hun oudersterren: Koi 74 en Koi 81.^[126] Deze objecten zijn waarschijnlijk lage massa Witte dwergen geproduceerd door eerdere afleveringen van massaoverdracht in hun systemen.^[116]

2011

Op 2 februari 2011 kondigde het Kepler -team de resultaten van de analyse van de gegevens tussen 2 mei en 16 september 2009 aan.^[120] Ze vonden 1235 planetaire kandidaten om 997 gaststerren te cirkelen. (De nummers die volgen, gaan ervan uit dat de kandidaten echt planeten zijn, hoewel de officiële artikelen ze alleen kandidaten noemden. Onafhankelijke analyse gaf aan dat ten minste 90% van hen echte planeten zijn en geen valse positieven).^[129] 68 planeten waren ongeveer op aarde, 288 super-aarde-Size, 662 Neptune-grootte, 165 Jupiter-Size en 19 tot twee keer zo groot als Jupiter. In tegenstelling tot eerder werk is ongeveer 74% van de planeten kleiner dan Neptunus, waarschijnlijk als gevolg van eerder werk dat grote planeten gemakkelijker vindt dan kleinere.

Die release van 2 februari 2011 van 1235 Exoplanet -kandidaten omvatte 54 die mogelijk in de "zijnbewoonbare zone", inclusief vijf minder dan twee keer zo groot als de aarde.^[130][131] Er waren eerder slechts twee planeten waarvan werd gedacht dat ze in de "bewoonbare zone" waren, dus deze nieuwe bevindingen vertegenwoordigen een enorme uitbreiding van het potentiële aantal "Goldilocks -planeten" (planeten van de juiste temperatuur om vloeibaar water te ondersteunen).^[132] Alle bewoonbare zone-kandidaten die tot nu toe zijn gevonden om de baansterren aanzienlijk kleiner en koeler te zijn dan de zon (bewoonbare kandidaten rond zonachtige sterren zullen verschillende extra jaren duren om de drie transits te verzamelen die nodig zijn voor detectie).^[133] Van alle nieuwe planeetkandidaten zijn 68 125% van Aarde's grootte of kleiner, of kleiner dan alle eerder ontdekte exoplaneten.^[131] "Earth-size" en "Super-Earth-Size" worden gedefinieerd als "minder dan of gelijk aan 2 Earth Radii (RE)" [(of, RP ≤ 2.0 RE)-Tabel 5].^[120] Six such planet candidates [namely: KOI 326.01 (Rp=0.85), KOI 701.03 (Rp=1.73), KOI 268.01 (Rp=1.75), KOI 1026.01 (Rp=1.77), KOI 854.01 (Rp=1.91), KOI 70.03 ( RP = 1,96) - Tabel 6]^[120] zijn in de "bewoonbare zone".^[130] Uit een recentere studie bleek dat een van deze kandidaten (KOI 326.01) in feite veel groter en heter is dan voor het eerst gerapporteerd.^[134]

De frequentie van planeetwaarnemingen was het hoogst voor exoplaneten twee tot drie keer op aarde en daalde vervolgens in omgekeerde evenredigheid met het gebied van de planeet. De beste schatting (vanaf maart 2011), na rekening te houden met observationele vooroordelen, was: 5,4% van de sterren van de sterren gastheer in de aardgrootte, 6,8% gastheer super-aarde-formaat kandidaten, 19,3% gastheer Neptune-size kandidaten en 2,55% gastheer gastheer gastheer. Jupiter-formaat of grotere kandidaten. Multi-Planet-systemen komen veel voor; 17% van de hoststerren heeft multi-candidate systemen en 33,9% van alle planeten bevindt zich in meerdere planeetsystemen.^[135]

Tegen 5 december 2011 kondigde het Kepler-team aan dat ze 2.326 planetaire kandidaten hadden ontdekt, waarvan 207 vergelijkbaar in grootte tot de aarde, 680 zijn super-aarde-formaat, 1.181 zijn Neptune-size, 203 zijn Jupiter-size en 55 zijn groter dan Jupiter. In vergelijking met de cijfers van februari 2011 nam het aantal planeten van de aardgrootte en supergrote grootte toe met respectievelijk 200% en 140%. Bovendien werden 48 planeet -kandidaten gevonden in de bewoonbare zones van ondervraagde sterren, wat een afname van de figuur van februari markeerde; Dit was te wijten aan de strengere criteria die in de gegevens van december worden gebruikt.^[136]

Op 20 december 2011 kondigde het Kepler -team de ontdekking van de eerste aan Op aarde exoplaneten, Kepler-20e^[127] en Kepler-20F,^[128] een baan om een Zonachtige ster, Kepler-20.^[137]

Gebaseerd op de bevindingen van Kepler, astronoom Seth Shostak Geschat in 2011 dat "binnen duizend lichtjaren van de aarde", er "minstens 30.000" bewoonbare planeten zijn.^[138] Ook gebaseerd op de bevindingen, heeft het Kepler -team geschat dat er "minstens 50 miljard planeten in de Melkweg" zijn, waarvan "minstens 500 miljoen" in de bewoonbare zone.^[139] In maart 2011, astronomen bij NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL) meldde dat ongeveer "1,4 tot 2,7 procent" van alle zonachtige sterren naar verwachting een planeten van de aardgrootte heeft "binnen de bewoonbare zones van hun sterren ". Dit betekent dat er" twee miljard "van deze" aarde -analogen "alleen in de melkachtige manier zijn. De JPL -astronomen merkten ook op dat er" 50 miljard andere sterrenstelsels "zijn, die mogelijk meer dan één opleveren sextillion "Aarde analoge" planeten als alle sterrenstelsels vergelijkbare aantallen planeten hebben als de Melkweg.^[140]

2012

In januari 2012 meldde een internationaal team van astronomen dat elke ster in de Melkweg kan hosten "Gemiddeld ... minimaal 1.6 planeten", wat suggereert dat meer dan 160 miljard stergebonden planeten op de Melkweg kunnen bestaan.^[141][142] Kepler werd ook verre opgenomen Stellar Super-Flares, waarvan sommige 10.000 keer krachtiger zijn dan 1859 Carrington -evenement.^[143] De superflares kunnen worden geactiveerd door close orbiting Jupiter-Siated planeten.^[143] De Doorvoertiming variatie (TTV) techniek, die werd gebruikt om te ontdekken Kepler-9D, populariteit geworden voor het bevestigen van exoplanetontdekkingen.^[144] Een planeet in een systeem met vier sterren werd ook bevestigd, de eerste keer dat een dergelijk systeem was ontdekt.^[145]

Vanaf 2012^[update], er waren in totaal 2.321 kandidaten.^{[136][146][147]} Hiervan zijn 207 vergelijkbaar in grootte tot de aarde, 680 zijn super-aarde-formaat, 1.181 zijn Neptune-grootte, 203 zijn Jupiter-size en 55 zijn groter dan Jupiter. Bovendien werden 48 planeet -kandidaten gevonden in de bewoonbare zones van ondervraagde sterren. Het Kepler-team schatte dat 5,4% van alle sterren van de sterren van de aardse planeetkandidaten organiseert, en dat 17% van alle sterren meerdere planeten hebben.

2013

Volgens een studie van Caltech Astronomen gepubliceerd in januari 2013, de Melkweg bevat minstens zoveel planeten als sterren, wat resulteert in 100-400 miljard exoplaneten.^[148][149] De studie, gebaseerd op planeten die rond de ster draaien Kepler-32, stelt planetaire systemen Kan gebruikelijk zijn rond sterren op de Melkweg. De ontdekking van 461 meer kandidaten werd aangekondigd op 7 januari 2013.^[150] Hoe langere Kepler horloges, hoe meer planeten met lange periodes het kan detecteren.^[150]

Sinds de laatste Kepler -catalogus werd uitgebracht in februari 2012, is het aantal kandidaten dat in de Kepler -gegevens is ontdekt, met 20 procent toegenomen en is het nu in totaal 2.740 potentiële planeten in een baan om 2.036 sterren rond

Een kandidaat, nieuw aangekondigd op 7 januari 2013, was Kepler-69c (Vroeger, KOI-172.02), een exoplanet in de aarde die een ster draait om een ​​ster vergelijkbaar met de zon in de bewoonbare zone en mogelijk bewoonbaar.^[151]

In april 2013 werd een witte dwerg ontdekt om het licht van zijn metgezel rode dwerg in de Koi-256 STAR SYSTEEM.^[152]

In april 2013 kondigde NASA de ontdekking aan van drie nieuwe Earth-formaat exoplaneten-Kepler-62E, Kepler-62F, en Kepler-69c-in de bewoonbare zones van hun respectieve gaststerren, Kepler-62 en Kepler-69. De nieuwe exoplaneten worden beschouwd als uitstekende kandidaten voor het bezit van vloeibaar water en dus een bewoonbare omgeving.^{[153][154][155]} Een recentere analyse heeft aangetoond dat Kepler-69C waarschijnlijk meer analoog is aan Venus, en dus onwaarschijnlijk is om bewoonbaar te zijn.^[156]

Op 15 mei 2013 kondigde NASA aan dat de ruimtetelescoop was verlamd door het falen van een reactiewiel Dat houdt het in de goede richting. Een tweede wiel had eerder gefaald en de telescoop vereiste drie wielen (van de vier in totaal) om operationeel te zijn voor het instrument om goed te functioneren. Verder testen in juli en augustus bepaalden dat hoewel Kepler in staat was zijn beschadigde reactiewielen te gebruiken om te voorkomen dat hij de veilige modus in te voeren en van downlinking eerder verzamelde wetenschapsgegevens te downlink, het niet in staat was om verdere wetenschappelijke gegevens te verzamelen zoals eerder geconfigureerd.^[157] Wetenschappers die aan het Kepler -project werkten, zeiden dat er nog een achterstand van gegevens was om naar te kijken, en dat er in de komende jaren meer ontdekkingen zouden worden gedaan, ondanks de tegenslag.^[158]

Hoewel sinds het probleem geen nieuwe wetenschapsgegevens van Kepler Field waren verzameld, werden in juli 2013 nog eens drieënzestig kandidaten aangekondigd op basis van de eerder verzamelde observaties.^[159]

In november 2013 werd de tweede Kepler Science Conference gehouden. De ontdekkingen omvatten de mediane grootte van planeetkandidaten die kleiner werden in vergelijking met begin 2013, voorlopige resultaten van de ontdekking van enkele circumbinaire planeten en planeten in de bewoonbare zone.^[160]

2014

Op 13 februari werden meer dan 530 extra planeetkandidaten aangekondigd die rond single planet -systemen wonen. Verschillende van hen waren bijna op de aarde en gelegen in de bewoonbare zone. Dit aantal werd verder verhoogd met ongeveer 400 in juni 2014.^[161]

Op 26 februari kondigden wetenschappers aan dat gegevens van Kepler het bestaan ​​van 715 nieuwe exoplaneten hadden bevestigd. Een nieuwe statistische bevestigingsmethode werd gebruikt met de naam "Verificatie door multipliciteit", die is gebaseerd op hoeveel planeten rond meerdere sterren echte planeten bleken te zijn. Dit maakte veel snellere bevestiging van talloze kandidaten mogelijk die deel uitmaken van multiplanetaire systemen. 95% van de ontdekte exoplaneten was kleiner dan Neptunus en vier, inclusief Kepler-296F, waren minder dan 2 1/2 de grootte van Aarde en waren binnen bewoonbare zones waar oppervlaktetemperaturen geschikt zijn voor vloeistof water.^{[100][162][163][164]}

In maart bleek uit een onderzoek dat kleine planeten met orbitale periodes van minder dan één dag meestal gepaard gaan met ten minste één extra planeet met een orbitale periode van 1-50 dagen. Deze studie merkte ook op dat planeten van de ultra-korte periode bijna altijd kleiner zijn dan 2 Earth Radii tenzij het een verkeerd uitgelijnde hete Jupiter is.^[165]

Op 17 april kondigde het Kepler -team de ontdekking aan van Kepler-186f, de eerste bijna aardse planeet in de bewoonbare zone. Deze planeet draait rond een rode dwerg.^[166]

In mei 2014 werden K2 -observatievelden 0 tot 13 aangekondigd en in detail beschreven.^[167] K2 -observaties begonnen in juni 2014.

In juli 2014 werden de eerste ontdekkingen van K2 -veldgegevens gerapporteerd in de vorm van Binaries verduisteren. Ontdekkingen zijn afgeleid van een Kepler Engineering -gegevensset die werd verzameld voorafgaand aan campagne 0^[168] Ter voorbereiding op de hoofd K2 missie.^[169]

Op 23 september 2014 meldde NASA dat de K2 Mission had campagne 1 voltooid,^[170] De eerste officiële set van wetenschapsobservaties, en die campagne 2^[171] was aan de gang.^[172]

Campagne 3^[174] duurde van 14 november 2014 tot 6 februari 2015, en omvatte "16.375 standaard lange cadans en 55 standaard korte cadansdoelen".^[167]

2015

• In januari 2015 overschreed het aantal bevestigde Kepler -planeten 1000. Ten minste twee (Kepler-438B en Kepler-442B) van de ontdekte planeten aangekondigd die maand waarschijnlijk waren rotsachtig en in de bewoonbare zone.^[37] Ook in januari 2015 meldde NASA dat vijf Sub-aarde Rocky bevestigde exoplaneten, allemaal kleiner dan de planeet Venus, werden gevonden rond de 11,2 miljard jaar oude ster Kepler-444, het maken van dit sterrensysteem, op 80% van de leeftijd van de universum, de oudste maar ontdekte.^{[175][176][177]}
• In april 2015, campagne 4^[178] Melding zou duren tussen 7 februari 2015 en 24 april 2015 en om observaties op te nemen van bijna 16.000 doelsterren en twee opmerkelijke open sterclusters, Pleiaden en Hyades.^[179]
• In mei 2015 observeerde Kepler een nieuw ontdekt supernova, KSN 2011b (Type 1A), vóór, tijdens en na explosie. Details van de pre-nova-momenten kunnen wetenschappers helpen beter te begrijpen donkere energie.^[173]
• Op 24 juli 2015 kondigde NASA de ontdekking aan van Kepler-452B, een bevestigd exoplanet dat bijna-aarde in grootte is en een baan om de bewoonbare zone van een zonachtige ster heeft gevonden.^[180][181] De zevende kandidaatcatalogus van Kepler Planet werd vrijgegeven, met 4.696 kandidaten en een toename van 521 kandidaten sinds de vorige catalogusrelease in januari 2015.^[182][183]
• Op 14 september 2015 meldden astronomen ongebruikelijke lichtschommelingen van KIC 8462852, een F-type hoofdreeksster in de sterrenbeeld Cygnus, zoals gedetecteerd door Kepler, tijdens het zoeken naar exoplaneten. Verschillende hypothesen zijn gepresenteerd, waaronder kometen, asteroïden, en een buitenaardse beschaving.^{[184][185][186]}

2016

Tegen 10 mei 2016 had de Kepler -missie 1.284 nieuwe planeten geverifieerd.^[38] Op basis van hun grootte kunnen ongeveer 550 rotsachtige planeten zijn. Negen van deze baan in hun sterren ' bewoonbare zone:^[38]

Missiestatus

Kepler werd gelanceerd in 2009. Het was zeer succesvol in het vinden van exoplaneten, maar mislukkingen in twee van de vier reactiekwamen verlamden zijn uitgebreide missie in 2013. Zonder drie functionerende wielen kon de telescoop niet nauwkeurig worden gericht. Op 30 oktober 2018 kondigde NASA aan dat het ruimtevaartuig geen brandstof meer had en dat zijn missie officieel werd beëindigd.^[187]

Verlenging

In april 2012 heeft een onafhankelijk panel van senior NASA -wetenschappers aanbevolen dat de Kepler -missie tot 2016 zou worden voortgezet. Volgens de Senior Review moesten Kepler -observaties doorgaan tot ten minste 2015 om alle gepresenteerde wetenschappelijke doelen te bereiken.^[188] Op 14 november 2012 kondigde NASA de voltooiing van de primaire missie van Kepler aan en het begin van zijn uitgebreide missie, die eindigde in 2018 toen het geen brandstof meer had.^[189]

Reactiewielproblemen

In juli 2012, een van de vier van Kepler reactiewielen (wiel 2) mislukt.^[21] Op 11 mei 2013 faalde een tweede wiel (wiel 4), waardoor de voortzetting van de missie in gevaar kwam, omdat drie wielen nodig zijn voor de jacht op planeet.^[19][20] Kepler had sinds mei geen wetenschapsgegevens verzameld omdat het niet in staat was om met voldoende nauwkeurigheid te wijzen.^[150] Op 18 en 22 juli werden reactiewielen 4 en 2 respectievelijk getest; Wiel 4 draaide alleen tegen de klok in, maar wiel 2 liep in beide richtingen, zij het met aanzienlijk verhoogde wrijvingsniveaus.^[190] Een verdere test van Wheel 4 op 25 juli slaagde erin om bidirectionele rotatie te bereiken.^[191] Beide wielen vertoonden echter te veel wrijving om nuttig te zijn.^[23] Op 2 augustus heeft NASA een oproep gedaan voor voorstellen om de resterende mogelijkheden van Kepler te gebruiken voor andere wetenschappelijke missies. Vanaf 8 augustus werd een volledige systeemevaluatie uitgevoerd. Er werd vastgesteld dat Wheel 2 onvoldoende precisie kon bieden voor wetenschappelijke missies en het ruimtevaartuig werd teruggebracht naar een "rust" -toestand om brandstof te besparen.^[21] Wheel 4 werd eerder uitgesloten omdat het hogere wrijvingsniveaus vertoonde dan Wheel 2 in eerdere tests.^[191] Astronauten verzenden om Kepler te repareren is geen optie omdat deze de zon draait en miljoenen kilometers van de aarde is.^[23]

Op 15 augustus 2013 kondigde NASA aan dat Kepler niet zou blijven zoeken naar planeten met behulp van de transitmethode na pogingen om problemen op te lossen met twee van de vier reactiewielen mislukt.^[21][22][23] Een engineeringrapport werd bevolen om de mogelijkheden van het ruimtevaartuig, zijn twee goede reactieverzen en zijn boegschroeven te beoordelen.^[21] Tegelijkertijd werd een wetenschappelijk onderzoek uitgevoerd om te bepalen of er voldoende kennis kan worden verkregen uit de beperkte reikwijdte van Kepler om de kosten van $ 18 miljoen per jaar te rechtvaardigen.

Mogelijke ideeën waren onder meer zoeken naar asteroïden en kometen, op zoek naar bewijs van supernova's en het vinden van enorme exoplaneten door zwaartekracht microlensing.^[23] Een ander voorstel was om de software op Kepler te wijzigen om de gehandicapte reactiewielen te compenseren. In plaats van dat de sterren worden gefixeerd en stabiel in het gezichtsveld van Kepler, zullen ze drijven. Voorgestelde software was echter om deze drift te volgen en min of meer volledig de missiedoelen volledig te herstellen, ondanks dat ze de sterren niet in een vast zicht kunnen houden.^[192]

Eerder verzamelde gegevens worden nog steeds geanalyseerd.^[193]

Tweede licht (K2)

In november 2013 werd een nieuw missieplan genaamd K2 "Second Light" ter overweging gepresenteerd.^{[26][27][28][194]} K2 zou betrekking hebben op het gebruik van Kepler's resterende mogelijkheid, fotometrische precisie van ongeveer 300 delen per miljoen, vergeleken met ongeveer 20 delen per miljoen eerder, om gegevens te verzamelen voor de studie van "Supernova -explosies, stervorming en Zonne-systeemlichamen zoals asteroïden en kometen, ... "En voor het vinden en bestuderen van meer exoplaneten.^{[26][27][194]} In dit voorgestelde missieplan zou Kepler een veel groter gebied in het vlak van zoeken De baan van de aarde rond de Zon.^{[26][27][194]} Celestiale objecten, waaronder exoplaneten, sterren en anderen, gedetecteerd door de K2 -missie zouden worden geassocieerd met de EPISCH acroniem, staand voor Ecliptisch vlak invoercatalogus.

Begin 2014 onderging het ruimtevaartuig succesvol testen voor de K2 -missie.^[196] Van maart tot mei 2014 werden gegevens van een nieuw veld genaamd Field 0 verzameld als een testrun.^[197] Op 16 mei 2014 kondigde NASA de goedkeuring aan om de Kepler -missie naar de K2 -missie uit te breiden.^[29] De fotometrische precisie van Kepler voor de K2-missie werd geschat op 50 ppm op een magnitude 12-ster voor een integratie van 6,5 uur.^[198] In februari 2014 werd de fotometrische precisie voor de K2-missie met behulp van tweewielige, fijne precisie-operaties gemeten als 44 ppm op magnitude 12 sterren voor een integratie van 6,5 uur. De analyse van deze metingen door NASA suggereert dat de K2-fotometrische precisie die van het Kepler-archief van driewielige, fijne precisiegegevens.^[199]

Op 29 mei 2014 werden campagnevelden 0 tot 13 gerapporteerd en in detail beschreven.^[167]

Veld 1 van de K2 -missie is ingesteld op de Leo-Maagd Regio van de lucht, terwijl veld 2 naar het "hoofd" gebied van is Schorpius en omvat twee bolvormige clusters, Messier 4 en Messier 80,^[200] en een deel van de Scorpius - Centaurus Association, dat is slechts ongeveer 11 miljoen jaar oud^[201] en 120–140 parsecs (380–470ly) ver weg^[202] met waarschijnlijk meer dan 1.000 leden.^[203]

Op 18 december 2014 kondigde NASA aan dat de K2 -missie haar eerste bevestigde exoplanet, een super-aarde genaamd HIP 116454 B. De handtekening werd gevonden in een reeks technische gegevens die bedoeld zijn om het ruimtevaartuig voor het volledige K2 missie. Radiale snelheid follow-up waarnemingen waren nodig omdat slechts een enkele doorvoer van de planeet werd gedetecteerd.^[204]

Tijdens een gepland contact op 7 april 2016 bleek Kepler in noodmodus te werken, de laagste operationele en meest brandstofintensieve modus. Missie -operaties verklaarden een noodsituatie van ruimtevaartuigen, die hen prioritaire toegang tot NASA's opleverde Deep Space Network.^[205][206] Tegen de avond van 8 april was het ruimtevaartuig opgewaardeerd naar de veilige modus, en op 10 april werd het in Point Rest-status geplaatst,^[207] Een stabiele modus die een normale communicatie en de laagste brandstofverbranding biedt.^[205] Op dat moment was de oorzaak van de noodsituatie onbekend, maar er werd niet aangenomen dat Kepler's reactiewielen of een geplande manoeuvre om te ondersteunen K2's Campagne 9 waren verantwoordelijk. Operators hebben technische gegevens van het ruimtevaartuig gedownload en geanalyseerd, met prioriteiten van het terugkeren naar normale wetenschapsactiviteiten.^[205][208] Kepler werd op 22 april teruggebracht naar de wetenschapsmodus.^[209] De noodsituatie zorgde ervoor dat de eerste helft van campagne 9 twee weken werd ingekort.^[210]

In juni 2016 kondigde NASA een K2-missie-uitbreiding van drie extra jaren aan, voorbij de verwachte uitputting van brandstof aan boord in 2018.^[211] In augustus 2018 wekte NASA het ruimtevaartuig uit de slaapmodus, paste een gewijzigde configuratie toe om met boegproblemen aan te pakken die wijzende prestaties afbreekden en begonnen met het verzamelen van wetenschappelijke gegevens voor de 19e observatiecampagne, en constateerde dat de brandstof aan boord nog niet volkomen uitgeput was.^[212]

Gegevensreleases

Het Kepler -team beloofde oorspronkelijk binnen een jaar na observaties gegevens vrij te geven.^[213] Dit plan werd echter gewijzigd na de lancering, waarbij gegevens worden gepland voor release tot drie jaar na de verzameling.^[214] Dit resulteerde in aanzienlijke kritiek,^{[215][216][217][218][219]} Leiding van het Kepler Science -team om het derde kwartaal van hun gegevens een jaar en negen maanden na de verzameling uit te brengen.^[220] De gegevens tot en met september 2010 (kwartalen 4, 5 en 6) werden in januari 2012 openbaar gemaakt.^[221]

Follow-ups door anderen

Periodiek laat het Kepler -team een ​​lijst met kandidaten vrij (Kepler objecten van belang, of kois) voor het publiek. Met behulp van deze informatie is een team van astronomen verzameld radiale snelheid gegevens met behulp van de Sophie échelle spectrograaf Om het bestaan ​​van de kandidaat Koi-428b in 2010 te bevestigen, later genoemd Kepler-40B.^[222] In 2011 bevestigde hetzelfde team kandidaat KOI-423B, later genoemd Kepler-39B.^[223]

Participatie van burgerwetenschapper

Sinds december 2010 worden Kepler -missiegegevens gebruikt voor de Planeetjagers Project, waarmee vrijwilligers kunnen zoeken naar transitgebeurtenissen in de lichtcurven van Kepler -afbeeldingen om planeten die computer te identificeren algoritmen Misschien missen.^[224] In juni 2011 hadden gebruikers negenenzestig potentiële kandidaten gevonden die voorheen niet werden herkend door het Kepler Mission Team.^[225] Het team heeft plannen om amateurs publiekelijk te crediteren die dergelijke planeten spotten.

In januari 2012, de BBC programma Stargazing live Een publieke aantrekkingskracht uitgezonden voor vrijwilligers om Planethunters.org -gegevens te analyseren voor potentiële nieuwe exoplaneten. Dit leidde twee amateur -astronomen - een in Peterborough, Engeland - om een ​​nieuw te ontdekken Neptunus-Sized Exoplanet, te noemen Threapleton Holmes B.^[226] Honderdduizend andere vrijwilligers waren ook bezig met de zoektocht eind januari en analyseerden begin 2012 meer dan een miljoen Kepler -afbeeldingen.^[227] Een dergelijke exoplanet, Ph1b (of Kepler-64B van zijn Kepler-aanduiding) werd ontdekt in 2012. Een tweede exoplanet, Ph2b (Kepler-86b) werd ontdekt in 2013.

In april 2017, abc Stargazing live, een variatie van BBC Stargazing live, het Zooniverse project "Exoplanet Explorers" gelanceerd. Terwijl Planethunters.org met gearchiveerde gegevens werkte, gebruikten Exoplanet Explorers recent downlinked gegevens van de K2 -missie. Op de eerste dag van het project werden 184 doorvoerkandidaten geïdentificeerd die eenvoudige tests hebben doorstaan. Op de tweede dag identificeerde het onderzoeksteam een ​​sterrensysteem, later genoemd K2-138, met een zonachtige ster en vier Super-Earths in een strakke baan. Uiteindelijk hielpen vrijwilligers om 90 exoplanet -kandidaten te identificeren.^[228][229] De burgerwetenschappers Dat heeft geholpen te ontdekken dat het nieuwe sterrensysteem wordt toegevoegd als co-auteurs in het onderzoekspaper wanneer ze worden gepubliceerd.^[230]

Bevestigde exoplaneten

Exoplanets ontdekt met behulp van Kepler's Gegevens, maar bevestigd door externe onderzoekers, omvatten Koi-423b,^[223] Koi-428b,^[222] Koi-196b,^[231] Koi-135b,^[232] Koi-204b,^[233] Kepler-45 (voorheen koi-254b),^[234] Koi-730,^[235] en Kepler-42 (voorheen Koi-961).^[236] Het acroniem "koi" geeft aan dat de ster een is Kepler Object van Inerest.

Kepler -invoercatalogus

De Kepler -invoercatalogus is een publiekelijk doorzoekbare database van ongeveer 13,2 miljoen doelen die worden gebruikt voor het Kepler Spectral Classification Program en de Kepler Mission.^[237][238] De catalogus alleen wordt niet gebruikt voor het vinden van Kepler-doelen, omdat slechts een deel van de vermelde sterren (ongeveer een derde van de catalogus) door het ruimtevaartuig kan worden waargenomen.^[237]

Observaties van het zonnestelsel

Kepler heeft een observatoriumcode (C55) om zijn te melden astrometrisch waarnemingen van Klein zonnestelsellichamen naar de Minor Planet Center. In 2013 het alternatief Nokepler Missie werd voorgesteld, een zoektocht naar objecten in de buurt van de aarde, vooral potentieel gevaarlijke asteroïden (PHAS). Dankzij de unieke baan en grotere gezichtsveld dan bestaande enquêtetelescopen kan het zoeken naar objecten in de baan van de aarde. Er werd voorspeld dat een enquête van 12 maanden een belangrijke bijdrage zou kunnen leveren aan de jacht op PHA's en mogelijk doelen voor NASA's kan vinden Asteroid Redirect Mission.^[239] Kepler's eerste ontdekking in het zonnestelsel was echter (506121) 2016 BP₈₁, een koude 200 kilometer Klassiek Kuiper Belt -object gelegen voorbij de baan van Neptunus.^[240]

Pensioen

Op 30 oktober 2018, NASA kondigde aan dat de Kepler Space Telescope, die brandstof meer heeft, en na negen jaar dienst en de ontdekking van meer dan 2.600 exoplaneten, is officieel met pensioen en zal zijn huidige, veilige baan behouden, weg van de aarde.^[9][10] Het ruimtevaartuig werd gedeactiveerd met een "welterusten" commando verzonden vanuit het controlecentrum van de missie bij de Laboratorium voor atmosferische en ruimtefysica op 15 november 2018.^[241] Kepler's pensionering valt samen met de 388e verjaardag van Johannes Kepler's Death in 1630.^[242]

Zie ook

Andere op de ruimte gebaseerde exoplanet-zoekprojecten

Andere op de grond gebaseerde exoplanetzoekprojecten

Aantekeningen

Referenties

Externe links

• Officiële website door NASA's Ames Research Center
• Kepler -website door NASA
• Kepler Science Center door NASA's Ames Research Center
• Kepler Public Data Archive Door de Space Telescope Science Institute
• Kepler - Tally of Exoplanets (NYT; 30 oktober 2018)
• Strömgren -enquête voor asteroseismologie en galactische archeologie
• Video (1:00): Kepler Orrey V (30 oktober 2018) Aan YouTube

Exoplanet catalogi en databases

• NASA Exoplanet -archief
• Extrasolaire planeten Encyclopaedia Door de Parijs Observatorium
• De bewoonbare exoplanetencatalogus door Upr arecibo
• Nieuwe Worlds Atlas door de NASA/JPL PlanetQuest