Космический телескоп Хеопс (CHEOPS) готов к научной работе
AstroNews.ru - 16 Апреля 2020 19:44:11
Космический телескоп Хеопс, запущенный 18 декабря 2019 года, после испытаний на орбите Земли, был объявлен готовым к научным исследованиям. Хеопс расшифровывается как «Характеризующий ЭкзОПланеты Спутник» (CHEOPS - «CHaracterising ExOPlanets Satellite»). Его целью является исследование известных экзопланет для определения, среди прочего, есть ли на них условия, благоприятные для жизни.
Хеопс - это совместная миссия Европейского космического агентства (ESA) и Швейцарии под руководством Бернского университета в сотрудничестве с Женевским университетом (UNIGE). После почти трех месяцев всесторонних испытаний, часть из которых была в разгар ограничений из-за коронавируса, в среду, 25 марта 2020 года, ЕКА объявило космический телескоп Хеопс готовым к научным исследованиям. После этого ЕКА передала ответственность по управлению телескопом консорциуму миссии, в состав которой входят ученые и инженеры из примерно 30 учреждений в 11 европейских странах.
Команда ученых, инженеров и техников провела череду обширных испытаний и калибровок с начала января до конца марта. «Мы были в восторге, когда поняли, что все системы работают, как ожидалось, или даже лучше, чем ожидалось», - объясняет инженер по инструментам аппарата Хеопс Андреа Фортье из Университета Берна, который возглавлял группу по вводу в эксплуатацию консорциума.
Команда начала с того, что сосредоточилась на оценке фотометрических характеристик космического телескопа. Хеопс был задуман как устройство исключительной точности, способное обнаруживать экзопланеты размером с планету Земля. «Самым критическим испытанием было точное измерение яркости звезды с точностью до 0,002% (20 частей на миллион)», - объясняет Вилли Бенц. Эта точность необходима для четкого распознавания затемнения, вызванного прохождением планеты размером с Землю перед солнцеподобной звездой (событие, известное как «транзит», которое может длиться несколько часов). Хеопс также должен был продемонстрировать свою способность поддерживать эту степень точности в течение двух дней.
Чтобы убедиться в этом, команда сфокусировалась на звезде, известной как HD 88111. Звезда находится в созвездии Гидра, на расстоянии около 175 световых лет от Земли, и она не известна как звезда с планетами. Хеопс делал снимки звезды каждые 30 секунд в течение 47 часов подряд. Каждое изображение было тщательно проанализировано, сначала с использованием специализированного автоматического программного пакета, а затем членами команды вручную, чтобы определить яркость звезды как можно точнее. Команда ожидала, что яркость звезды может измениться в течение периода наблюдения из-за различных событий, таких как другие звезды в поле зрения, крошечное дрожание или воздействие от попадания космических лучей на детектор.
Результат - 5640 фотографий, сделанных Хеопс за 47 часов. «Кривая блеска, измеренная телескопом была приятной ровной линией. Космический телескоп легко превосходит требование по измерению яркости с точностью до 0,002% (20 частей на миллион)», - объясняет Кристофер Брог, руководитель миссии Хеопс в университете Берна.
Команда наблюдала и за другими звездами, в том числе с подтвержденными экзопланетами. Хеопс сфокусировался на планетарной системе HD 93396, которая находится в созвездии Секстант, на расстоянии около 320 световых лет от Земли. Эта система состоит из гигантской экзопланеты под названием KELT-11b, которая была открыта в 2016 году. Она обращается вокруг звезды за 4,7 дня. Звезда почти в три раза больше Солнца.
Команда выбрала именно эту систему, потому что звезда настолько велика, что планете требуется много времени, чтобы пройти перед ней - почти восемь часов. «Это дало Хеопсу возможность продемонстрировать свою способность фиксировать длительные транзитные события, которые трудно наблюдать с земли, поскольку «астрономическая» часть ночи для наземной астрономии обычно занимает менее восьми часов», - объясняет Дидье Келоз, профессор на факультете астрономии научного факультета Женевского университета и представитель научной группы Хеопс.
Транзит KELT-11b, измеренный Хеопс, позволил определить размер экзопланеты. Она имеет диаметр 181 600 км - Хеопс смог измерить с точностью ± 4"290 км. Для сравнения, диаметр Земли составляет всего около 12 700 км, а диаметр Юпитера - самой большой планеты в нашей солнечной системе - 139 900 км. Таким образом, экзопланета KELT-11b больше, чем Юпитер, но ее масса в пять раз меньше, что означает, что она имеет чрезвычайно низкую плотность: «Она будет плавать в воде,если вы найдете достаточно большой бассейн», - говорит Дэвид Эренрайх, исследователь миссии Хеопс из Женевского университета. Такая плотность объясняется непосредственной близостью планеты к ее звезде.
Бенц объясняет, что измерения с Хеопс в пять раз более точны, чем измерения сделанные с Земли. «Это дает нам предвкушение того, чего мы сможем достичь с помощью этого телескопа в ближайшие месяцы и годы», - продолжает Бенц.
Миссия Хеопс является первой из недавно созданных "миссий S-класса" ESA (миссии с бюджетом ESA менее 50 миллионов) и посвящена оценке характеристик экзопланет. Хеопс фиксирует изменения яркости звезды, когда планета проходит перед ней. Это измеренное значение позволяет определить размер планеты и определить ее плотность на основе существующих данных. Это дает важную информацию об этих планетах - например, являются ли они преимущественно скалистыми, состоят ли они из газов или имеют ли они глубокие океаны. Это, в свою очередь, является важным шагом в определении того, есть ли на планете благоприятные для жизни условия.
Хеопс был разработан в рамках партнерства между Европейским космическим агентством (ЕКА) и Швейцарией. Под руководством Бернского университета и ЕКА консорциум из более чем 100 ученых и инженеров из одиннадцати европейских государств участвовал в строительстве в течение пяти лет.
Хеопс начал свой полет в среду, 18 декабря 2019 года, на борту ракеты-носителя «Союз Фрегат» с европейского космодрома в Куру, Французская Гвиана. С тех пор он вращается вокруг Земли на полярной орбите примерно за полтора часа на высоте 700 километров после терминатора.