Die Raumsonde CHEOPS unternimmt die ersten zaghaften Schritte ihrer Mission. Am 29. Januar öffnete die Raumsonde die Abdeckung ihrer Linse. Jetzt haben wir die ersten Bilder von CHEOPS.
CHEOPS steht fürCHcharakterisierenUNDxANFluchSatellit. Es ist eine Mission der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) zur Untersuchung einiger der hellsten und nächsten Sterne, von denen bereits bekannt ist, dass sie Exoplaneten beherbergen. CHEOPS wird Präzisionsmessungen der Exoplanetengrößen durchführen, um die Dichte und Zusammensetzung der Welten aufzudecken. Es konzentriert sich auf Planeten in der Super-Erde zum Neptun-Massenbereich.
Seien Sie noch nicht zu aufgeregt. Diese ersten Bilder werden keine Preise gewinnen.
Aber sie sind nicht dazu bestimmt. Ihr Zweck besteht darin, zu überprüfen, ob die Systeme des Satelliten funktionieren, daher ist ihre verschwommene Natur ein kritischer Teil der Mission. Und während das Team auf die ersten Bilder wartete, wuchs die Spannung.
„Als die ersten Bilder eines Sternenfeldes auf dem Bildschirm erschienen, war jedem sofort klar, dass wir tatsächlich ein funktionierendes Teleskop haben.“
Willy Benz, Hauptermittler der CHEOPS-Mission.
„Die ersten Bilder, die auf dem Bildschirm erscheinen sollten, waren für uns entscheidend, um feststellen zu können, ob die Optik des Teleskops den Raketenstart gut überstanden hat“, erklärt Willy Benz, Professor für Astrophysik an der Universität Bern und Principal Investigator der CHEOPS-Mission, in a Pressemitteilung . „Als die ersten Bilder eines Sternenfeldes auf dem Bildschirm erschienen, war allen sofort klar, dass wir tatsächlich ein funktionierendes Teleskop haben“, sagt Benz.
Erstes Bild des Sterns, der nach dem Öffnen des Covers als Ziel für CHEOPS ausgewählt wurde. Der Stern in der Mitte des Bildes befindet sich in einer Entfernung von 150 Lichtjahren von uns im Sternbild Krebs. Das Bild ist ungefähr 1000×1000 Pixel groß, wobei jedes Pixel einen winzigen Winkel von ungefähr 0,0003 Grad (1 Bogensekunde) am Himmel darstellt. Die anderen, schwächeren Sterne im Bild befinden sich im Hintergrund des Ziels. Der Einschub in der unteren rechten Ecke zeigt einen Bereich von etwa 100 Pixel Breite, zentriert auf dem Zielstern. Die besondere Form des Sterns im Bild ist auf die bewusste Defokussierung der CHEOPS-Optik zurückzuführen. CHEOPS misst die Helligkeit des Sterns, indem es das von allen Pixeln empfangene Licht innerhalb einer auf den Stern zentrierten Region addiert, wie durch den Kreis im Bild dargestellt. Durch die Defokussierung wird das Licht auf viele Pixel verteilt, wodurch CHEOPS die bestmögliche photometrische Präzision erreicht. Bildquelle: ESA/Airbus/CHEOPS Mission Consortium
Jetzt, da das CHEOPS-Team weiß, dass das Teleskop funktioniert, muss es wissen, wie gut es funktioniert. Das Team hatte einige Zeit, um das Bild zu analysieren, und sie sagen, dass CHEOPS tatsächlich die Erwartungen übertrifft. Aber in diesem Fall ist CHEOPS bewusst unfokussiert für das Testen, also bedeutet besser nicht klarer.
„Dieses wunderschön verschwommene Bild verspricht ein neues, tieferes Verständnis der Welten jenseits unseres Sonnensystems.“
Kate Isaak, Wissenschaftlerin des ESA-Cheops-Projekts.
„Die gute Nachricht ist, dass die tatsächlich erhaltenen unscharfen Bilder glatter und symmetrischer sind, als wir von Messungen im Labor erwartet hatten“, sagt Benz. Der unscharfe Test wurde entwickelt, um einfallendes Licht über so viele Pixel wie möglich zu verteilen. Die Ergebnisse werden dem CHEOPS-Team sagen, ob das Teleskop seine Jitter und seine „Pixel-zu-Pixel-Variationen“ glättet. Diese Glättung verleiht CHEOPS seine außergewöhnliche Präzision.
Künstlerische Darstellung von CHEOPS © ESA / ATG medialab
Obwohl es verschwommen ist, ist es das erste Bild. Und das macht es zu einem Meilenstein für die ESA und das CHEOPS-Team.
„Dies ist ein entscheidender Moment für die Mission“, sagte Nicola Rando, ESA-Projektmanager für Cheops, in einem Pressemitteilung .
„Für die Ingenieure und Wissenschaftler in ganz Europa, die an Cheops gearbeitet haben und weiterhin arbeiten, stellt dieses Bild den Höhepunkt vieler Jahre des Engagements und der Bemühungen dar – Design, Planung, Koordination und Bau dieses neuen und einzigartigen Satelliten“, sagte Rando.
„Diese ersten vielversprechenden Analysen sind eine große Erleichterung und auch ein Schub für das Team.“
WILLY BENZ, ERMITTLER, CHEOPS-MISSION.
Bei diesen Tests dreht sich alles um die Präzision, die CHEOPS benötigt, um seine Mission zu erfüllen. CHEOPS ist keine Mission zur Planetensuche. Es wird bereits bekannte Exoplaneten mit extremer Präzision untersuchen. Es muss extrem kleine Helligkeitsabfälle wahrnehmen, wenn ein Exoplanet vor seinem Stern vorbeizieht. Da es die Größe des Planeten ist, die diese Neigung bestimmt, kann CHEOPS die Größe des Planeten umso genauer bestimmen, je genauer sie die Neigung messen kann.
„Diese ersten vielversprechenden Analysen sind eine große Erleichterung und auch ein Ansporn für das Team“, sagte Benz.
Dies ist erst der Anfang der Testphase von CHEOPS. Im Laufe von etwa zwei Monaten wird der Satellit weitere Bilder aufnehmen. Das übergeordnete Ziel all dieser Tests besteht darin, festzustellen, wie genau das Raumfahrzeug während verschiedener Teile seiner Mission sein kann. „Wir werden viele weitere Bilder im Detail analysieren, um die genaue Genauigkeit zu bestimmen, die CHEOPS in den verschiedenen Aspekten des Wissenschaftsprogramms erreichen kann“, sagte David Ehrenreich, CHEOPS-Projektwissenschaftler an der Universität Genf. 'Die bisherigen Ergebnisse verheißen Gutes.'
Die CHEOPS-Mission hat, wie alle Weltraummissionen, Jahre in der Entwicklung. Meilensteine wie diese sind wichtig und erfreuen die Menschen, die an der Mission arbeiten.
„Jetzt, wo Cheops sein erstes Ziel beobachtet hat, sind wir dem Beginn der Missionsforschung einen Schritt näher gekommen“, sagte Kate Isaak, ESA-Cheops-Projektwissenschaftlerin. „Dieses wunderschön verschwommene Bild verspricht ein neues, tieferes Verständnis der Welten jenseits unseres Sonnensystems.“
Die Kepler-Mission hat unser Verständnis von Exoplaneten revolutioniert. Seine Ergebnisse bestätigten, was viele vermutet hatten: Die meisten Sterne beherbergen Planeten, genau wie unser Sonnensystem. Heute wissen wir hauptsächlich dank Kepler von über 4000 bestätigten Exoplaneten. CHEOPS ist der nächste Schritt zur Charakterisierung und zum Verständnis von Exoplaneten.
Vorläufige Untersuchungen zu Exoplaneten waren bei weitem nicht so präzise wie die von CHEOPS bereitgestellten. Bodengestützte Messungen können uns eine ziemlich gute Vorstellung von der Masse eines Exoplaneten geben. Wenn ein Planet seinen Stern umkreist, zieht er den Stern ein wenig. Aus diesem Schlepper können Astronomen die Masse des Planeten berechnen. Aber die Dichte des Planeten und seine Zusammensetzung werden nicht enthüllt.
Aber die präzisen Größenmessungen von CHEOPS geben uns in Kombination mit der Massemessung eines Planeten eine viel genauere Dichte und damit Zusammensetzung. So wird CHEOPS die Exoplanetenforschung voranbringen.
„CHEOPS wird die Exoplanetenforschung auf ein ganz neues Niveau heben“, sagt Günther Hasinger, ESA-Wissenschaftsdirektor.
„Nach der Entdeckung von Tausenden von Planeten kann sich die Suche nun der Charakterisierung zuwenden, die physikalischen und chemischen Eigenschaften vieler Exoplaneten untersuchen und wirklich erfahren, woraus sie bestehen und wie sie sich gebildet haben. CHEOPS wird auch den Weg für unsere zukünftigen Exoplaneten-Missionen ebnen, vom internationalen James-Webb-Teleskop bis hin zu den eigenen der ESA TELLER und ARIEL Satelliten und halten die europäische Wissenschaft an der Spitze der Exoplanetenforschung.“
Künstlerisches Konzept eines jupitergroßen Exoplaneten, der relativ nahe um seinen Stern kreist (auch bekannt als „heißer Jupiter“). Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech)
Die CHEOPS-Mission wird etwa 3,5 Jahre dauern. 80 % dieser Zeit werden vom CHEOPS Guaranteed Time Observing (GTO)-Programm in Anspruch genommen. Die meiste Zeit des GTO-Programms wird hauptsächlich verwendet, um bekannte Exoplaneten zu beobachten und genauer zu charakterisieren.
Wie Kepler gezeigt, gibt es Exoplaneten in einer Vielzahl von Typen, von denen sich viele stark von dem unterscheiden, was wir in unserem Sonnensystem sehen. Dazu gehören heiße Jupiter, massereiche Gasriesen, die ihren Stern sehr nahe umkreisen. Es gibt gezeitengebundene Planeten mit geschmolzenen Oberflächen. Es kann Ozeanplaneten ohne Landfläche geben. Und es gibt Planeten, die ihrem Stern so nahe sind, dass die Schwerkraft sie in eine eiähnliche Form verformt. CHEOPS wird unser Verständnis all dieser Arten von Planeten erweitern, die wir finden. Die von ihm charakterisierten Planeten werden wahrscheinlich Ziele für weitere Untersuchungen mit noch leistungsfähigeren Teleskopen wie dem James Webb-Weltraumteleskop sein.
Das CHEOPS GTO wird auch Exoplaneten untersuchen, die mit der Radialgeschwindigkeitsmethode gefunden wurden, und ihre Transite beobachten, um ihre Größe zu bestimmen. Es wird auch andere Sonnensysteme mit mehreren Exoplaneten untersuchen und versuchen, andere zu finden, die übersehen wurden.
Von einigen Sternen ist bekannt, dass sie mehrere Exoplaneten beherbergen. Ein Teil der CHEOPS-Mission besteht darin, einige dieser Sonnensysteme zu untersuchen und zu versuchen, andere übersehene Planeten zu finden. Die drei Planeten, die vom Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) der NASA im L98-59-System entdeckt wurden, werden in dieser Abbildung in aufsteigender Größe mit Mars und Erde verglichen. Bildnachweis: Goddard Space Flight Center der NASA
Die anderen 20 % der Zeit von CHEOPS stehen der Astronomie-Community im Rahmen des Guest Observers (GO)-Programms zur Verfügung. Ein Teil dieser Zeit ist bereits für das Studium des heißen Jupiter vorgesehen HD 17156 b , der Exoplanet DS Tuc Ab die TESS gefunden hat, und das Mehrplanetensystem GJ 9827 . Einer der Planeten, der GJ 9827 umkreist, ist der dichteste, der jemals gefunden wurde, und kann zu 50% aus Eisen bestehen, was ihn zu einem sehr interessanten Kandidaten für Folgebeobachtungen macht.
Das Wissenschaftsprogramm von CHEOPS soll im April 2020 beginnen und etwa im Oktober 2023 enden.
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