Búcsú a Kepler-űrtávcsőtől

3962

Röviddel ezelőtt – november 15-én – a NASA elküldte utolsó, ún. „jó éjt” parancsát a Kepler-űrtávcsőnek és ezzel az véglegesen befejezte működését. Lezárult az október 30-a óta tartó leállítási folyamat, amelyet a korrekciós rakéták hajtóanyagának kifogyása indított el. Innentől a űrtávcső jól megérdemelt „örök álmát alussza” Nap körüli pályáján keringve. Érdekes egybeesés, hogy november 15-e névadójának, Johannes Keplernek 388 évvel ezelőtti halálának évfordulója.

A Kepler-űrtávcső működés közben (művészi elképzelés) (NASA Ames, JPL-Caltech)

A Kepler nem olyan általános célú űrobszervatórium volt, mint a mindenki által ismert Hubble, hanem sok más űrmisszióhoz hasonlóan, egy kiemelt tudományos cél érdekében hozták létre. Ez a cél pedig a más csillagok körül keringő, Földhöz hasonló kőzetbolygók felfedezése és gyakoriságának meghatározása volt. A módszer, amelyet az ilyen bolygók kimutatására a Kepler is használt, elvben igen egyszerű. Ha egy csillag korongja előtt tőlünk nézve áthalad egy bolygója, az csekély fényességcsökkenést okoz. Ha képesek vagyunk mérni ezt az elhalványodást, akkor képesek vagyunk az ilyen bolygókat megtalálni. Az elv tehát egyszerű. A gyakorlat nem annyira. Ha egy olyan helyről figyelnénk meg a Naprendszert, ahonnan az ekliptika (a Föld Nap körüli keringésének pályasíkja) nagyjából a látóvonalunkba esik, akkor a Napot észlelve évente egyszer látnánk egy kb. tíz óra hosszan tartó elhalványodást, amelyet a Földünk Nap előtti átvonulása okoz, és amelynek a mértéke a Nap fényességének egy tízezred része. Ezzel a módszerrel tehát csak akkor van esélyünk a Földhöz hasonló bolygók megtalálására, ha feltesszük, hogy sok ilyen bolygó van, és ezek pályasíkjai véletlenszerűen oszlanak el, továbbá kellő ideig, kellően sok csillagot figyelünk meg, ráadásul a méréseink kellően pontosak is.

A Kepler CCD-detektora szerelés közben (NASA, Ball Aerospace)

Ezeknek megfelelően a Kepler-űrtávcső elsődleges programja, amely 2009 májusától 2013 májusáig tartott, egy kiválasztott 115 négyzetfokos égterület (a telehold átmérője fél fok) mintegy 150 000 csillagát monitorozta folyamatosan. Félóránként készült egy kép a távcső 94,6 megapixeles mozaikkamerájával. Az így előálló 150 000 idősor analíziséből napjainkig több mint 8000 lehetséges bolygójelöltet mutattak ki. Ezek közül több mint 2300 bolygó létét sikerült már más műszerekkel is megerősíteni. A kulcskérdésre is megszülettek az első becslések: nagyjából a Naphoz hasonló minden negyedik csillagnak lehet Földhöz hasonló méretű kísérője, azaz a Földhöz hasonló bolygók meglehetősen gyakoriak.

A 2018 tavaszán publikált 25. adatközzététel 8054 bolygójelöltje. A vízszintes tengelyen a bolygójelöltek periódusa napokban, a függőlegesen becsült sugaruk földsugár egységekben (Thompson és tsai, 2018, ApJS 235, 38)

A Kepler elsődleges programjának tervezett időtartama négy év volt, és majdnem pontosan ennyi ideig is tartott. Bár előzetesen lehetett arról hallani, hogy néhány évvel meghosszabbítják majd, a technika ördöge ezt nem engedte. A távcső pontos irányba állását négy lendkerék végezte, és ezek közül három is elegendő volt a pozíció tartásához. Sajnos 2013 tavaszára már a második lendkerék is meghibásodott, a távcső ezzel az eredeti pozíciót képtelen volt tovább tartani. Az elsődleges program lezárult. Mivel a távcső minden egyéb egysége kitűnően működött, lázas nemzetközi „ötletelés” kezdődött, hogy az űrtávcsövet ilyen állapotában hogyan és mire lehetne a leghatékonyabban használni. 2014 tavaszán aztán a mérések újraindultak, most már K2 név alatt. A Kepler ennek során 19 területet mért végig az ekliptika mentén, területenként 70-80 napig. Ekkor már nem elsődlegesen az exobolygók felfedezése volt a cél, hanem egyéb objektumok és jelenségek vizsgálata, egyebek között távoli galaxismagok fényességváltozásának nyomon követése, szupernóvák vizsgálata, illetve a Naprendszer kis égitestjeinek megfigyelése.

A Kepler mérési adatai alapján felfedezett két szupernóva fényességváltozása a kitörés kezdetétől. A megszakítás nélküli fénygörbe a szupernóva relatív fluxusát ábrázolja a robbanás óta eltelt napok számának függvényében (Robert Olling, Univ. Maryland, USA)

Az már a Kepler tervezése során nyilvánvaló volt, hogy a hosszú időszakot átfogó, egyenletesen mintavételezett és nagy pontosságú fotometriai adatsorok nemcsak bolygók felfedezésére alkalmasak. Ilyen adatsorok szükségesek minden olyan jelenség vizsgálatához, amelynél az objektum fényessége nem állandó. Márpedig a Kepler mérési pontosságával minden csillag fényessége változik. A napfizikusok által Napunkon kimutatott oszcillációk információt hordoznak a Nap belsejéről hasonlóan, mint ahogyan azt a földrengéshullámok teszik a Föld belsejéről. A Naphoz hasonló csillagok ilyen rezgéseinek kimutatása és elemzése volt az elsődleges célja az Aarhusi Egyetem vezetésével megalakított Kepler Asztroszeizmológiai Tudományos Konzorciumnak (Kepler Asteroseismic Science Consortium, KASC). Ennek a tudományos konzorciumnak kezdettől fogva tagjai voltak magyar kutatók is, sőt a tizenháromból két munkacsoportot is magyar kutató vezetett (Kiss L. László és Szabó Róbert, MTA CSFK Csillagászati Intézet).

A Kepler és a K2 misszió szerteágazó eredményeit áttekinteni is képtelenség. Több ezer referált szakcikk jelent meg a legnagyobb presztízsű csillagászati szaklapokban és olyan nagy tekintélyű interdiszciplináris lapokban is, mint a Science és a Nature magazinok. Csak a mi kis magyar csoportunk az elmúlt években több mint száz referált szakfolyóiratcikket közölt a Kepler-űrtávcső mérései alapján. Kutatási eredményeink közül különösen kiemelkedő, hogy már a legelső asztroszeizmológiai eredményeket bemutató sajtótájékoztatón helyet kapott RR Lyrae csillagokkal kapcsolatos felfedezésünk: egyes ilyen változócsillagok egymást követő pulzációs ciklusai felváltva kisebb, ill. nagyobb amplitúdójúak (5. ábra: snapshot.jpg, PD.jpg).

Perióduskettőződés az RR Lyrae változócsillagon. Alul a felső panelen jelzett fénygörberészletek kinagyítva (Szabó Róbert, MTA CSFK CSI)

A perióduskettőződésnek nevezett jelenséget sok fizikai rendszerből ismerjük, és jól ismert szoros kapcsolata a determinisztikus káosszal is, de az RR Lyrae csillagokról senki sem gondolta előzetesen, hogy bennük ilyesmi lehetséges. Hasonlóan jelentős, hogy Derekas Aliz (ELTE GAO) és munkatársai a Science folyóirat hasábjain elemeztek egy hármas csillagrendszert, amelynek tagjai kölcsönösen elfedik egymást.

 

A HD 181068 jelű hármas csillagrendszer fénygörbéje, ahogyan azt a Kepler mérte (lent), és annak értelmezése (fent) (Daniel Huber, University of Sydney)

A K2 misszióban egy újonnan alakult magyar csoport, Pál András és Kiss Csaba (MTA CSFK Csillagászati Intézet) vezetésével, a Naprendszer legnagyobb, név nélküli törpebolygója, a 2007 OR10 rejtélyeit tárta fel, majd pedig holdat is felfedeztek e nagyon távoli, rejtélyes égitest körül. Egészen biztos, hogy a felfedezések sora még nem ért véget, hiszen az az óriási mennyiségű és fantasztikus minőségű adat, amelyet a Kepler adott nekünk, még bizonyára nagyon sok új tudományos eredményt tartogat.

Hozzászólás

hozzászólás