NASA laukaisee uuden planeettaetsijän avaruuteen

Taiteilijan näkemys TESS-observatoriosta avaruudessa.
Kuva NASA.

NASAn uusin eksoplaneettoja etsivä avaruusobservatorio Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) laukaistaan sääolojen sen mahdollistaessa avaruuteen.

Laukaisuun päästiin viimein 19.4.2018 kello 01.51 Suomen aikaa Cape Canaveralissa olevalta Ilmavoimien laukaisukeskuksesta Floridasta. Kantorakettina oli Spase X yhtiön Falcon 9 ja laukaisualusta oli numero 40.

Laukaisuikkuna oli vain 30 sekunnin mittainen, joten huono sää esti suunnitellun laukaisun aikaisemmin. Alun perin laukaisu olisi pitänyt tapahtua 16.4. mutta sitä siirrettiin kolmella vuorokaudella myrskyisän sää vuoksi.

Laukaisun jälkeen TESSin rataa muutetaan siten, että sen etäisin kohta Maasta kasvaa joka kierrokselta. Lopulta observatorio lentää Kuun ohi ja silloin sen rata muuttuu noin 30 asteen kulmaan maapallon ekvaattoritasosta. Yhteen kierokseen maapallon ympäri TESSiltä kuluu 13,7 vuorokautta. Rata on erikoinen, sillä sitä ei ole koskaan aikaisemmin käytetty Maata kiertävälle satelliitille! 

Rata on laaja mutta erikoisuus on siinä, että TESSin kiertoaika on 2:1 Kuun kiertoajan kanssa. Kiertoradan valinnalla varmistetaan maksimaallinen havaintoaika ja lisäksi observatorio on edelleen maapallon magneettikentän suojaavan vaikutuksen alueella, jolloin kosmisen säteilyn vaurioittava vaikutus vähenee merkittävästi.

TESSin neljä kameraa yhdessä kartoittavat 96×24 asteen
kenttää kerrallaan 27 vuorokauden ajan.
Kuva NASA.

TESSin tarkoitus on kartoittaa koko tähtitaivas seuraavien kahden vuoden aikana. Se käyttää samaa menetelmää kuin mitä Kepler-observatoriossa käytettiin, eli se mittaa tähtien kirkkautta. Jos kirkkaudessa havaitaan muutoksia, niin niiden aiheuttaja voi olla aikaisemmin tuntematon eksoplaneetta. Kirkkauden lisäksi TESS määrittää lähitähtien planeettojen ilmakehien spektrejä. Erityisesti tutkijat etsivät spektreistä niitä planeettoja, joiden ilmakehästä on vesihöyryä, happea ja metaania, siis kaasuja, jotka liitetään maapalolla esiintyvään elämään.

Jos sopivalla etäisyydellä tähdistään olevia eksoplaneettoja löytyy ja niiltä havaitaan ilmakehä, niin jatkotutkimukset tehdään James Webb avaruusteleskoopilla (JWST). JWST laukaistaan avaruuteen vuonna 2020.

TESSissä on kaikkiaan neljä laajakenttäistä kameraa havaintovälineenä. Kunkin kameran kuvakentän sivun pituus on 24 astetta ja neljän kameran kentät muodostavat yhdessä 96×24 asteen sektorin. Tätä sektoria kamerat kuvaavat yhden kierroksen ajan. Koko seuranta käsittää kaikkiaan noin 200 000 aurinkokuntamme lähitähteä. Tutkijat odottavat TESSin kartoituksen tuovan tietoja vähintään 300 maapallon kokoisesta ja supermaa -planeetoista. Supermaa-planeettojen koko on tässä yhteydessä rajoitettu enintään kaksinkertaiseksi verrattuna maapalloon.

Radan maapalloa lähimmässä osassa observatorio käännetään tietoliikennettä varten muutaman vuorokauden ajaksi. Tällöin kaikki mittaukset radioidaan Maahan. 

TESSin kartoittamat alueet taivaanpallosta
vuorokausina. Kuva NASA.

TESS kartoittaa yhtä kohdealuettaan vähintään 27 vuorokauden ajan. Havaintojakson jälkeen havaintoaluetta muutetaan siten, että se on jonkin verran päällekkäin edellisen havaintokentän kanssa. Näin jatkettaessa ensimmäisen toimintavuoden aikana tulee kartoitetuksi puolet taivaanpallosta ja seuraavana vuotena toinen puolisko. Observatorion kääntöakselin napa-alueet ovat jatkuvasti seurattuja. Tutkijat odottavat saavansa tietoja eksoplaneettojen lisäksi noin 20 000 muusta avaruuden kohteesta ja kappaleesta.

Lisätietoja

https://www.nasa.gov/tess-transiting-exoplanet-survey-satellite

Superflare Proxima Centaurissa

Taiteilijan näkemys aktiivisesta Procima Centairista
planeettoineen.
Kuva NASA/SDO/Goddard.

Tutkijat ovat havainneet^[1] aurinkokuntaamme lähimpänä olevalla tähdellä^[2], Proxima Centaurilla,^[5] valtavan supereflare-purkauksen. 

Purkauksen kokonaisenergia oli havaintojen mukaan noin 3,1×10²⁶ J, joka vastaa noin 30× Proximalla aikaisemmin havaittua voimakkainta flarepurkausta. Kahden vuoden aikana tähdellä on havaittu 23 muuta voimakasta purkausta..

Proxima Centauri on pieni punainen kääpiötähti Alfa Centaurin järjestelmässä ja sen kiertoradalta on löydetty eksoplaneetta Proxima b^[3]. Superflare-purkaus nosti tähden kirkkautta hetkelliseksi  68-kertaiseksi sen normaali kirkkauteen verrattuna. Tavallisesti tähti on paljain silmin näkymätön, mutta purkauksen aikana se olisi ollut mahdollista nähdä paljain silmin täysin pimeässä paikassa, sillä sen visuaaliseksi kirkkaudeksi arvioitiin noin M_v=6,8^m. Proximan normaali kirkkaus on M_v=11,05^m.

Proxima on osoittautunut hyvin aktiiviseksi tähdeksi, sillä siellä tapahtuu hyvin runsaasti flarepurkauksia. Tilastollisesti tarkasteltuna tähdellä esiintyy supreflarepurkauksia vähintään viisi kertaa vuodessa. Proxima b on suunnilleen Maan kokoinen ja se kiertää laskennallisella ekokehällä tähdestään. Usein toistuvat flarepurkaukset tekevät kuitenkin mahdollisen elämän esiintymisen planeetalla hyvin vaikeaksi ellei aivan mahdottomaksi.

Jos planeetalla on ilmakehä, niin toistuvat superflaret estäisivät suojaavan otsonikerroksen syntymisen^[4]. Lisäksi voimaksa uv-säteily pyyhkisi mahdollisen ilmakehän pois muutamassa miljardissa vuodessa. Näin ollen Proxima b olosuhteet voisivat muistuttaa enemmän Marsin kuin Maan olosuhteita. Voimakas uv-säteily sterilisoi planeetan pinnan lähes jatkuvasti, joten maankaltaisen elämän esiintyminen planeetalla lienee mahdotonta vaikka ilmakehä olisikin niin vahva, että se mahdollistaisi muutoin elämän esiintymisen.

Punaiset kääpiötähdet ovat yleisin tähtiryhmä maailmankaikkeudessa. Nyt julkistettu tutkimus hyvin vaikeista olosuhteista elämälle tähtiä kiertävillä planeetoilla ei ole kovinkaan rohkaiseva uutinen astrobiologeille, jotka yrittävät kartoittaa elämän esiintymistä maailmakaikkeudessa. Tähän asti punaisia kääpiötähtiä on pidetty potentiaalisimpana tähtiryhmänä, sillä pienimassaiset tähdet ovat paitsi runsautensa, niin myös pitkäikäisyytensä vuoksi potentiaalisia elämän esiintymistä ylläpitäviä järjestelmiä. Prixima Centaurin superflaret kuitenkin heikentävät voimakkaasti tätä käsitystä ja voi olla, että (jälleen) pontiaallisimmiksi tähtijärjestelmiksi tuleekin auringonkaltaiset tai vain hieman pienemmät tähdet planeettoineen.

Lisää aiheesta

http://avaruusmagasiini.blogspot.fi/2018/02/proxima-centaurissa-valtava-flare.html

Huomautukset

[1] arXiv:1804.02001v1 [astro-ph.EP] 5 Apr 2018 The First Naked-Eye Superflare Detected from Proxima Centauri, Ward S. Howard (Department of Physics and Astronomy, University of North Carolina at Chapel Hill)  & al.

[2] Etäisyys on 4,26 valovuotta.

[3] Proxima b löydettiin vuonna 2016.

[4] Auringon suhteellisen heikot flarepurkaukset aiheuttavat aika ajoin myös maapallon ilmakehässä otsonikatoa. Proximalla esiintyvät superflaret ovat voimakkuudeltaan noin 1 000 – 10 000 -kertaisia Auringossa tapahtuneisiin voimakkaimpiin purkauksiin nähden.

[5] Havainto tehtiin maaliskuussa 2016 EvryScope kuvausjärjestelmällä (http://evryscope.astro.unc.edu/).