CHEOPS hat gerade seine Augen geöffnet, um mit dem Studium bekannter Exoplaneten zu beginnen. Wir sollten das erste Bild in ein paar Wochen sehen
Die CHEOPS (CHcharakterisierenUNDxANlanetsSatellit) hat gerade die Abdeckung seines Teleskops geöffnet. Die Raumsonde wurde am 18. Dezember 2019 gestartet und hat bisher einwandfrei funktioniert. In ein bis zwei Wochen konnten wir unsere ersten Bilder vom Instrument bekommen.
CHEOPS ist eine ESA-Mission in Partnerschaft mit der Schweizer Universität Bern. Seine Mission besteht nicht darin, Exoplaneten zu finden, sondern Sterne mit bekannten Exoplaneten genauer zu betrachten und zu beobachten, wie diese Planeten vor ihrem Stern wandern. Es wird diese Transite mit einem scharfen Auge beobachten und die Größe dieser Planeten mit größerer Genauigkeit und Präzision bestimmen. Das führt zu besseren Messungen ihrer Masse, Dichte und Zusammensetzung.
„… wir gehen davon aus, innerhalb von ein bis zwei Wochen die ersten Bilder analysieren und veröffentlichen zu können.“
David Ehrenreich, CHEOPS-Projektwissenschaftler, Universität Genf
„Kurz nach dem Start am 18. Dezember 2019 haben wir die Kommunikation mit dem Satelliten getestet. Dann, am 8. Januar 2020, haben wir mit der Inbetriebnahme begonnen, d.h. wir haben den Rechner gebootet, Tests durchgeführt und alle Komponenten in Betrieb genommen“, erklärt Willy Benz, Professor für Astrophysik an der Universität Bern und Principal Investigator der CHEOPS-Mission.
„Alle Tests verliefen hervorragend“, sagt er. „Allerdings freuten wir uns nun gespannt und mit etwas Nervosität auf den nächsten entscheidenden Schritt: die Öffnung des CHEOPS-Covers“, so Benz weiter.
Der Deckel wurde am Mittwoch, 29. Januar 2020, um 7:38 Uhr geöffnet. Das Mission Operation Center des Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA) in Madrid schickte den Befehl zum Öffnen der Raumsonde.
„Das Öffnen der Abdeckung der Teleskopblende ist für Cheops ein kritischer Vorgang, damit das Teleskop seine Zielsterne beobachten kann.
Die Teleskopabdeckung des Cheops-Satelliten, hier während der Tests von Raumfahrzeugen im Reinraum von Airbus Defence and Space Spain in Madrid abgebildet, schützte das wissenschaftliche Instrument der Mission während der Tests, des Starts und der frühen Phasen der Inbetriebnahme im Orbit vor Staub und hellem Licht . Der Deckel wurde am 29. Januar erfolgreich geöffnet. Bildquelle: ESA–S. Corvaja
Das Öffnen des Deckels signalisiert den Beginn einer weiteren Test- und Kalibrierrunde. Das Teleskop hat im Rahmen der Instrumentenkalibrierung Hunderte von Bildern aufgenommen, während die Abdeckung aufgesetzt war, und für die nächste Testphase wird CHEOPS sowohl Sterne mit Exoplaneten als auch Sterne ohne Exoplaneten betrachten.
„In den nächsten zwei Monaten werden viele Sterne mit und ohne Planeten anvisiert, um die Messgenauigkeit von CHEOPS unter verschiedenen Bedingungen zu untersuchen“, erklärt Benz.
Diese Phase ist auch für das Bodenpersonal im Mission Operation Center wichtig. Es gibt ihnen die Möglichkeit, alle Aspekte des Bodenbetriebs zu schulen.
„Die Rohdaten von CHEOPS werden in der sogenannten Data Reduction Pipeline verarbeitet“, sagt David Ehrenreich, CHEOPS-Projektwissenschaftler an der Universität Genf. Ehrenreich erklärt: „Die vollständige Einschätzung der Fähigkeiten von CHEOPS und dem Bodensegment wird noch einige Zeit in Anspruch nehmen. Wir gehen jedoch davon aus, innerhalb von ein bis zwei Wochen die ersten Bilder analysieren und veröffentlichen zu können.“
CHEOPS ist eine der neuen S-Klasse-Missionen (Small Class) der ESA. Dies sind Missionen, deren Budget auf 50 Millionen Euro begrenzt ist. CHEOPS ist die erste dieser Missionen, und die Sonnenwind Magnetosphäre Ionosphäre Link Explorer (SMILE), eine gemeinsame Initiative mit China, wird die nächste sein.
Es gibt zwei Hauptmethoden zum Nachweis von Exoplaneten. Die Kepler-Mission und die TESS-Mission verwenden die Versandart . Die Transitmethode bezieht sich auf einen Exoplaneten, der aus unserer Perspektive vor seinem Stern reist oder durchquert. Der winzige Einbruch des Sternenlichts kann erkannt und dann von anderen Teleskopen bestätigt werden.
Die andere Methode und die erste Methode zur Entdeckung eines Exoplaneten war die Radialgeschwindigkeitsmethode . Diese Methode konzentriert sich auf den Stern und erkennt winzige Wobbles in seiner Bewegung, wenn ein Exoplanet im Orbit daran zerrt. Sie wird auch als Doppler-Spektroskopie bezeichnet.
Eine dritte Methode ist die direkte Beobachtung, aber nur wenige wurden direkt beobachtet.
Die Transitmethode gibt einen guten Hinweis auf die Größe eines Exoplaneten, aber nicht auf seine Masse. Und die Radialgeschwindigkeitsmethode kann einen guten Hinweis auf die Masse eines Planeten geben, aber nicht auf seine Größe. Nur wenige der 4.000 Exoplaneten, die uns bekannt sind, verfügen über genaue Daten zu Größe und Masse. Das macht es schwierig, ihre Dichte und ihre Zusammensetzung zu bestimmen. Diese Dinge zu kennen, wird dazu beitragen, zu bestimmen, wie sie sich gebildet haben, und wird auch Aufschluss darüber geben, wie unser Planet und unser Sonnensystem entstanden sind.
CHEOPS wird Exoplaneten-beherbergende Sterne beobachten, um die kleinen Änderungen ihrer Helligkeit aufgrund des Transits eines Planeten zu messen. Die Informationen werden genaue und präzise Messungen der Größe der umkreisenden Planeten ermöglichen. CHEOPS wird auf Sterne abzielen, die Planeten im Größenbereich von Supererde bis Neptun beherbergen. Durch die Kombination von Größen mit bestehenden bodenspektroskopischen Messungen der Planetenmassen wird CHEOPS eine Schätzung der Schüttdichte liefern – ein erster Schritt zur Charakterisierung von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems.
Während seiner 3,5-jährigen Mission wird CHEOPS die hellsten Sterne in der Nähe untersuchen, von denen bekannt ist, dass sie Exoplaneten beherbergen.
CHEOPS wird diese Exoplaneten mit einer neuen Präzision charakterisieren können. Diese Ergebnisse von CHEOPS werden in Zukunft zu weiteren Folgebeobachtungen durch Teleskope wie das James Webb Space Telescope und durch große bodengestützte Teleskope wie das 40-Meter-Teleskop führen Extrem großes Teleskop derzeit im Bau. Die Infrarotfunktionen des James Webb werden auch eine detaillierte Untersuchung der Atmosphären von Exoplaneten ermöglichen.
CHEOPS umkreist die Pole der Erde in 700 km Höhe. Es befindet sich in einer sonnensynchronen Umlaufbahn und folgt der Terminator . Es wird auch Morgendämmerungs-Umlaufbahn genannt, und die Raumsonde wird sich immer auf die Nachtseite der Erde richten. Dadurch wird der Einfluss von direktem Sonnenlicht und von der Erde reflektiertem Sonnenlicht auf die Messungen des Raumfahrzeugs begrenzt.
CHEOPS ist im Grunde ein ziemlich einfaches Instrument. Es ist eine Art Teleskop namens a Ritchey-Chretien Teleskop und hat eine Öffnung von 32 cm (12 Zoll). Das Teleskop wird passiv auf eine Temperatur von -40 Grad Celsius gekühlt. Das Raumschiff wird von Sonnenkollektoren angetrieben, die auch als Sonnenschild fungieren.
80 % der CHEOPS-Beobachtungszeit werden für das CHEOPS Guaranteed Time Observing (GTO)-Programm aufgewendet. Das bedeutet, dass es 80 % seiner Zeit damit verbringen wird, bekannte Exoplaneten zu untersuchen, was seinen Betrieb sehr effizient macht.
„Indem wir auf bekannte Systeme abzielen, wissen wir genau, wo und wann wir am Himmel suchen müssen, um Exoplaneten-Transite sehr effizient zu erfassen“, sagt Willy Benz, CHEOPS-Hauptprüfer an der Universität Bern, Schweiz. „Dadurch ist es CHEOPS möglich, während des Transits mehrmals zu jedem Stern zurückzukehren und zahlreiche Transite aufzuzeichnen. bis Neptun-Größenbereich.“
Die restlichen 20 % der Beobachtungszeit werden der breiteren Astronomiegemeinschaft zur Verfügung gestellt.
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