Estudiantes, ¿cómo encuentran planetas similares a la Tierra?
Los telescopios espaciales se pueden utilizar para encontrar planetas similares a la Tierra.
El telescopio espacial Kepler, que busca planetas similares a la Tierra fuera del sistema solar, tiene ventajas obvias sobre los telescopios terrestres porque está desplegado en el espacio y no se ve perturbado por el día, la noche y las estaciones de la Tierra. ciclos El área sombreada en la imagen
Sistema extrasolar)
Exoplanetas
Con la aparición del "primo de la Tierra" Kepler-452b, la gente está interesada en Kepler. (Kepler ) El entusiasmo por la exploración con telescopios espaciales también está creciendo. Actualmente, la mayoría de los planetas similares a la Tierra fuera del sistema solar conocidos por la humanidad fueron descubiertos por el "Ojo de Dios" Kepler. Entre 4.696 posibles exoplanetas candidatos, Kepler ha descubierto 1.030. Entonces, ¿cómo busca exoplanetas el telescopio espacial Kepler?
Los planetas terrestres, como su nombre indica, son planetas similares a la Tierra hechos de rocas, orbitan alrededor de estrellas como el sol y es probable que alberguen vida, por lo que su estudio es muy importante. Durante mucho tiempo, los seres humanos han estado buscando planetas similares a la Tierra fuera del sistema solar mediante diversos métodos, pero una de las principales dificultades a las que se enfrentan es la falta de métodos de observación. Porque en galaxias distantes como el sistema solar, las estrellas y los planetas suelen estar muy juntos, y la fuerte luz emitida por las estrellas oscurecerá los planetas, haciendo que no puedan ser observados por telescopios astronómicos en la Tierra.
De los 1.030 exoplanetas confirmados descubiertos por el telescopio espacial Kepler, 12 no tienen más del doble de tamaño que la Tierra
y están situados en zonas habitables del cinturón de sus estrellas madre, posiblemente similar a la Tierra
Kepler: Llevando fotómetros al espacio
De hecho, ya el 3 de marzo de 2009, los humanos habían descubierto 342 planetas exoplanetas, pero la mayoría de ellos son similares a Júpiter, es decir es decir, son relativamente grandes y tienen una superficie gaseosa similar a Júpiter. Se dice que ninguno de ellos es apto para la vida. Tales resultados se deben principalmente a los métodos de detección y niveles técnicos de la época, y no indican que no existan planetas terrestres o planetas equivalentes al tamaño de la Tierra fuera del sistema solar.
El 6 de marzo de 2009, Estados Unidos lanzó el telescopio Kepler, el primer telescopio espacial del mundo dedicado a la búsqueda de planetas similares a la Tierra fuera del sistema solar. Su "especialidad" es llevar al espacio el fotómetro más grande del mundo.
Comparación de los sistemas estelares de Kepler-452 y Kepler-186 con nuestro sistema solar (Kepler-452b tiene un diámetro ligeramente mayor que el de la Tierra y está aproximadamente a la misma distancia de la estrella central que el Sol -Distancia de la Tierra cercana, y por lo tanto más parecida a la Tierra que Kepler-186f)
La misión de Kepler es encontrar planetas similares a la Tierra para responder a la pregunta "¿Está sola la Tierra?" "Esta pregunta ha preocupado a la humanidad desde la antigüedad. En pocas palabras, la tarea es buscar lugares en el universo donde pueda existir vida, cambiando potencialmente la forma en que los humanos ven el universo y se entienden a sí mismos.
Por lo tanto, los científicos La investigación se centra en si hay planetas en la zona habitable de las estrellas que son aproximadamente del mismo tamaño que la Tierra, no son demasiado fríos, no son demasiado calientes y pueden tener agua líquida. El diámetro de Kepler-452b descubierto esta vez es. Un 60% más grande que la Tierra, pero solo en términos de volumen, no es el planeta extrasolar más parecido a la Tierra. El diámetro de Kepler-186f, anunciado en 2014, es 1,17 veces el de la Tierra; , anunciado a principios de 2015, tiene sólo 1,12 veces el diámetro de la Tierra. Ambos planetas se encuentran en la zona habitable de sus respectivas estrellas y sus tamaños son más cercanos a los de la Tierra que Kepler-452b. mucho más pequeña y más tenue que el sol. La estrella madre que orbita Kepler-452b es muy similar al sol: el diámetro es un 10% más grande que el sol, la masa es un 4% más grande que el sol y el brillo es de 10% a 20. % más alta que el Sol, e incluso la temperatura de la superficie es similar a la del Sol. Sólo 1.500 millones de años más vieja que el Sol. Entonces, si tomamos en consideración esta estrella, Kepler-452b es de hecho "otra Tierra". >Eurocoros está buscando exoplanetas (Fuente de la imagen: ESA. )
Por supuesto, el objetivo principal de Kepler es ayudar a los astrónomos a comprender mejor qué tan comunes son los planetas habitables como la Tierra en toda la galaxia mediante el estudio de estos "parientes lejanos". " de la Tierra lo hará. Ayudará a los científicos a comprender la evolución de la Tierra y predecir su futuro.
La búsqueda de planetas extrasolares con fenómeno de "tránsito"
La búsqueda de planetas extrasolares con fenómeno de "tránsito" se basa generalmente en tres parámetros: el período y el intervalo del "tránsito" y el cambio relativo en el brillo de las estrellas durante un "tránsito". Según el período de "tránsito", se puede determinar si hay un planeta alrededor de la estrella; según el intervalo de "tránsito", se puede calcular la órbita del planeta y estimar su temperatura según el cambio de brillo durante el; "tránsito", se puede calcular la órbita del planeta y estimar su temperatura en función del cambio de brillo durante el "tránsito", se puede determinar si hay un planeta cerca del planeta;
Basándose en el intervalo de "tránsito" del planeta, se puede calcular la órbita del planeta y estimar su temperatura.
Cuando se ve desde la dirección de la Tierra, cuando un planeta en un sistema estelar se mueve entre el Telescopio Espacial Kepler y la estrella, el planeta bloquea parte de la luz emitida por la estrella, lo que hace que el fotómetro de Kepler se dispare. El brillo de la estrella recibido se debilita y el fotómetro del Telescopio Espacial Kepler es tan sensible que puede detectar el brillo de la estrella mediante un cambio sutil de aproximadamente una parte en 100.000. Los científicos pueden inferir el tamaño y el período orbital de los exoplanetas basándose en débiles cambios periódicos en el brillo de una estrella.
La curva de luz producida por el "tránsito" del planeta, de las cuales 1, 2 y 3 representan respectivamente los tres momentos en el movimiento del planeta.
Sin embargo, al determinar la órbita de cada planeta Antes del ciclo, se deben observar al menos tres "tránsitos". Si un planeta potencial tiene un período orbital corto (unos pocos días o semanas), significa que está cerca de su estrella madre; si su período orbital es largo (unos pocos años), significa que está más cerca del borde de la estrella; control gravitacional. Demasiado cerca o demasiado lejos hará que la temperatura en el planeta sea demasiado alta o demasiado baja para sustentar el surgimiento de vida. Combinando estos factores, podemos determinar si un planeta es habitable.
El secreto de la detección de exoplanetas por parte de Kepler
El universo es vasto, entonces, ¿cómo detectamos exoplanetas? Anteriormente, la mayoría de los exoplanetas se estudiaban midiendo sus "velocidades aparentes". Basándose en el efecto Doppler, la "velocidad aparente" de una estrella se puede deducir del desplazamiento de sus líneas espectrales. Este método es adecuado para encontrar planetas grandes cerca de estrellas, pero no es bueno para planetas pequeños con una masa similar a la de la Tierra.
Uso de sensores de imagen CCD para depurar fotómetros
Hoy en día, medir "tránsitos" es más adecuado para descubrir estrellas del tamaño de la Tierra, que es lo que hizo Kepler. Cuando un planeta pasa cerca de su estrella madre, bloqueará parte de la luz de la estrella, es decir, se produce el fenómeno de "tránsito" del planeta. De esta manera, se puede juzgar si hay planetas alrededor de la estrella madre y en función de factores. como el intervalo y el brillo del "tránsito", juzgar la órbita, la temperatura y el tamaño del planeta se basa en factores como la distancia y el brillo de los "tránsito". Esto es como ver un automóvil con las luces encendidas en la distancia. Cuando un insecto pasa frente a los faros, las personas pueden inferir el tamaño del insecto basándose en el cambio de luz.
Al estudiar el fenómeno del "cruzamiento" de los planetas frente a sus estrellas correspondientes, se espera "rastrear" las huellas de planetas similares a la Tierra alrededor de estas estrellas. Estrictamente hablando, Kepler no es el primer telescopio espacial del mundo diseñado específicamente para buscar exoplanetas terrestres, porque el telescopio espacial europeo COROT, lanzado el 27 de diciembre de 2006, también utilizó mediciones. Método de "tránsito" para detectar exoplanetas. Pero Kepler está más avanzado que COROT y ha logrado más resultados.
Debido a que Kepler orbita alrededor del sol, su órbita coincide con la órbita de la Tierra, con un periodo de aproximadamente 372 días. Kepler orbita la Tierra, lo que significa que Kepler tiene más tiempo para buscar planetas objetivo. En comparación con Kepler, Kepler puede observar la misma zona del cielo de forma ininterrumpida durante 3,5 años. Kepler puede observar la misma zona del cielo durante 3,5 años sin interrupción, mientras que Corot sólo puede observar la misma zona del cielo durante un máximo de 5 meses. Esto se debe a que la Tierra a menudo bloquea la visión de Corot, y también para impedirlo. la luz solar afecte la influencia de las observaciones. Además, la sensibilidad de Kepler es mucho mayor que la de Corot, porque el diámetro del espejo principal de su fotómetro es 3,5 veces mayor que el de Corot, por lo que puede ver planetas que tienen sólo la mitad del tamaño de la Tierra y aproximadamente el tamaño de Marte.
Debido a su capacidad de observación continua durante mucho tiempo, Kepler ha podido "ver" al menos tres "tránsitos" de planetas con un período orbital de un año.
Este es el número mínimo de observaciones necesarias para confirmar rigurosamente estos eventos periódicos, descartando interferencias como llamaradas estelares o el ascenso y descenso del brillo propio de la estrella.
Buscando puntos latentes de Kepler
Probando el fotómetro, los ojos de Kepler
Para la observación continua, se diseñó el fotómetro de Kepler Se puede ver el brillo de la estrella . El campo de visión del fotómetro Kepler debe estar fuera del plano de la eclíptica para que el Sol o la Luna no lo oscurezca periódicamente. Entonces los científicos encontraron un "escondite perfecto" para Kepler: un telescopio espacial que orbita alrededor del Sol a la misma velocidad que la Tierra, en la misma órbita que la Tierra.
Los científicos eligieron el área de observación de Kepler alrededor de las constelaciones de Cygnus y Lyra en la Vía Láctea. Esto se debe a que Cygnus está ubicado al norte de la órbita de la Tierra (la eclíptica) y las observaciones de Kepler no serán interferidas por el Sol. Además, Cygnus es también una región con muchas estrellas en la Vía Láctea.
Depuración del sensor de imagen CCD de matriz de plano focal en el fotómetro
Para garantizar observaciones efectivas, Kepler rastreó 170.000 estrellas en el primer año que entró en el cielo y luego, lentamente, se fue estrechando lentamente. el rango a 100.000 estrellas. Cada vez que un planeta pasa entre una estrella y Kepler, Kepler utiliza un fotómetro similar a una cámara digital para capturar cambios sutiles en el brillo de la estrella. Debido a que los "tránsitos" planetarios no duran mucho y se deben observar muchas estrellas simultáneamente, Kepler necesita estar en espera para monitorear todas las estrellas objetivo cada pocas horas.
Kepler es el "ojo del cielo", es el cuerpo celeste más destacado.
Kepler parece pasar desapercibido, pero tiene el cuerpo más grande y sensible del mundo hasta ahora. Uno de los fotómetros. Los detectores ópticos digitales que utiliza (con un total de aproximadamente 95 millones de píxeles) son muy precisos y sensibles, capaces de capturar cambios sutiles en la luz de los exoplanetas mientras orbitan sus estrellas madre. Si miramos fuera del sistema solar, la Tierra sólo bloquea el 0,008% de la luz del Sol cuando pasa por delante del Sol, y Kepler está diseñado para ser lo suficientemente preciso como para detectar cambios débiles de brillo tan pequeños como el 0,002%, lo que equivale a un Pulga saltando sobre los faros de los coches.
El campo de visión del fotómetro es de 105° por 105°, lo que significa que Kepler puede ver más estrellas dentro de su campo de visión. Su sensibilidad es tan alta que puede controlar de forma continua y sincrónica el brillo de más de 100.000 estrellas similares al Sol y detectar "cruces" planetarios a tiempo. Si Kepler escaneara una pequeña ciudad de la Tierra, el fotómetro podría incluso detectar a una persona que pasara con una linterna.
Con la ayuda de Kepler se descubrirán más planetas similares a la Tierra fuera del sistema solar.
El "renacimiento" de Kepler
Debido a los destacados logros de Kepler, en abril de 2013, la NASA anunció que pospondría la misión original de Kepler por tres años y medio. 2016. Sin embargo, el 14 de mayo de 2013, uno de los volantes de reacción de Kepler se rompió. Además de un volante de reacción que se rompió en 2012, dos de los cuatro volantes de reacción utilizados para el control de actitud se rompieron, por lo que no pudo continuar proporcionando un posicionamiento y finalización precisos. Tareas de búsqueda. Después de varios meses de arduo trabajo, la NASA anunció el 15 de agosto de 2013 que dejaría de reparar Kepler. Sin embargo, en 2014, el equipo de Kepler recuperó el control del telescopio y lo "resucitó" utilizando la presión generada por los fotones solares como rueda de reacción virtual. En un futuro próximo, Estados Unidos lanzará el "Exoplanet Hunter" para reemplazar a Kepler y continuar su misión de encontrar exoplanetas.