Astronomia

Telescopio spaziale Kepler pianeti non rilevati

Telescopio spaziale Kepler pianeti non rilevati

Il telescopio spaziale Kepler rileva i pianeti in base al calo di luminosità causato dai pianeti che si muovono oltre la stella.

Non significherebbe che ci sono una quantità sconosciuta di pianeti che hanno un'orbita che non verrebbe rilevata perché le loro orbite non incrociano quel percorso tra la stella e il telescopio?


Giusto. L'inclinazione del piano orbitale attorno alle stelle è considerata casuale in tutta la galassia, quindi i pianeti che possiamo rilevare con il metodo del transito sono solo una piccola frazione dei pianeti che dovremmo aspettarci nel nostro vicinato stellare.

Il metodo di transito consente il rilevamento planetario solo quando la linea di vista dalla Terra al sistema è contenuta, oppure quasi contenuto, nel piano orbitale del pianeta. Ciò significa che solo una piccola gamma di inclinazioni orbitali su ciascuna stella è buona per il rilevamento.

Perché ho detto quasi? Perché c'è una certa gamma di inclinazioni che porterebbero comunque a un transito. Questo intervallo non è fisso e dipende dalla distanza del pianeta dalla sua stella ospite. Come puoi vedere in questo diagramma:

Il pianeta A è più vicino alla stella e quindi crea un'ombra più ampia. Se un osservatore si trova in quella regione in ombra lontana, può rilevare il pianeta A. Il pianeta B invece è più lontano dalla stella e quindi la sua ombra è più stretta. È interessante notare che anche se entrambi i pianeti qui condividono lo stesso identico piano orbitale, ci sono luoghi da cui rileveresti solo il pianeta A e non rileveresti mai il pianeta B (vedi le frecce verdi). Questo è il motivo per cui abbiamo una propensione verso i pianeti che orbitano più vicini alla loro stella.

Questo effetto è infatti abbastanza forte: considera il nostro Sistema Solare da una prospettiva esoplanetaria. Se ti trovassi in una stella casuale nel cielo, quali sono le possibilità di individuare un transito terrestre? Bene, risulta che è molto più probabile rilevare un transito di Mercurio, anche se Mercurio è il pianeta più piccolo, proprio per la sua vicinanza al Sole. Un recente articolo ha mostrato questo diagramma delle regioni del cielo in cui alcuni abitanti alieni avrebbero individuato un transito per ciascuno dei nostri pianeti:

Come puoi vedere Mercury ha la striscia più larga. Inoltre è interessante notare che a causa di queste differenze nella dimensione delle orbite (usiamo il semiasse maggiore, $a$, come riferimento) e a causa delle piccole differenze nelle inclinazioni orbitali non c'è posto nell'intero cielo da cui un alieno possa rilevare contemporaneamente più di quattro dei nostri pianeti con il metodo del transito. Nessun posto nell'universo dove tutti i pianeti del Sistema Solare sarebbero rilevabili.

Il metodo di rilevamento dipende anche dalle dimensioni relative della stella, $R_s$, e il pianeta $R_p$: Una stella più grande ha un disco più grande (visto dalla Terra) che può essere facilmente fotobombato da un pianeta e un pianeta più grande può fotobombare più facilmente se è più grande.

Il risultato è che la probabilità di rilevare un pianeta aumenta man mano che aumentiamo entrambi/entrambi $R_p$ e $R_s$ e aumenta man mano che diminuiamo la distanza dalla stella ospite $a$. La relazione è allora di questa forma:

$P sim (R_s+R_p)/a$

Questa relazione impone diversi pregiudizi osservativi. Possiamo vedere pianeti extrasolari che sono grandi e più vicini alla loro stella, ma non possiamo vedere pianeti piccoli e più lontani. Questo è il motivo per cui i primi esopianeti rilevati sono i cosiddetti Giove caldi: pianeti giganti molto più vicini alle loro stelle di quanto Mercurio sia al Sole. Questo diagramma mostra tutti i rilevamenti di esopianeti tracciati sulla dimensione rispetto alla distanza orbitale:

Come puoi vedere, i piccoli pianeti sono rilevabili solo se hanno orbite molto piccole attorno alle loro stelle. Dobbiamo ancora trovare un pianeta delle dimensioni della Terra (abbastanza piccolo) e con un periodo orbitale di 365 giorni (distanza 1 AU) utilizzando il metodo del transito. Non c'è motivo di pensare che questo sia rappresentativo della popolazione complessiva dei pianeti. La regione nera della trama è probabilmente piena di punti, ma i nostri strumenti non possono ancora esplorare quella regione.

Il telescopio Kepler aveva una camera con un campo visivo in cui poteva rilevare più di mezzo milione di stelle, ma il numero effettivo di stelle monitorate durante la missione era di circa 150.000 stelle (queste stelle avevano buoni segnali ed erano obiettivi perfetti per la missione ). Per queste 150.000 stelle Keplero ha trovato 2.345 esopianeti distribuiti in 1.205 stelle. Quindi possiamo dire che per ogni stella presa di mira da Keplero, la probabilità media di trovare qualche pianeta lì intorno è $0.8;\%$. Questo dovrebbe darti una stima del verificarsi di inclinazioni orbitali che risultano in transiti.

La verità è che questo numero è troppo piccolo, perché Keplero ha molti altri pregiudizi. Ad esempio, Keplero ha confermato i pianeti solo dopo che sono stati rilevati tre transiti. Poiché la missione Kepler è durata quattro anni e quattro mesi, possiamo dire che nella migliore delle ipotesi Kepler è stato in grado di rilevare un pianeta con un periodo orbitale lungo fino a due anni e due mesi, ma non è nemmeno così poiché per quello per accadere un transito avrebbe dovuto essere rilevato proprio all'inizio della missione, a metà e esattamente alla fine di essa, e questa coincidenza non è avvenuta. Così Keplero non ha avuto la possibilità di scoprire alcun pianeta con periodi più lunghi di due anni (abbastanza per la Terra, ma non abbastanza per il nostro Giove per esempio), anche se l'inclinazione orbitale si adattava perfettamente al transito. Quindi potresti aspettarti più transiti possibili di quelli effettivamente ritratti dal telescopio Kepler.

Infatti, per i pianeti vicini alle loro stelle, è stato stimato che la probabilità di un allineamento casuale per consentire un transito sale a $10;\%$. Nel caso di stelle grandi come il nostro Sole e di pianeti alla stessa distanza della Terra, la probabilità di questo evento casuale scende a $0.47 ;\%$. Quindi con tutta la diversità dei pianeti (in termini di dimensioni e distanze dalla stella che li ospita) è ragionevole aspettarsi un $0.8;\%$ tasso di rilevamento per Keplero (se aggiungiamo anche la restrizione temporale per osservare tre transiti).

UN $0.47;\%$ è un numero incredibile! Significa che per ogni pianeta simile alla Terra che rileviamo con il metodo di transito dovremmo aspettarci altri 213 pianeti simili alla Terra in orbita attorno ad altre stelle che non sono rilevabili con il metodo di transito.

Questo tipo di ragionamento è stato ampliato. Abbiamo molte difficoltà a rilevarli, ma se modelli matematicamente quella difficoltà e i corrispondenti bias associati agli strumenti noti e assumi configurazioni casuali, puoi vedere che ogni scoperta fornisce un significato statistico per la quantità di possibili pianeti che sono realmente là fuori . Ci sono così tante rilevazioni ora che possiamo finalmente stabilire con sicurezza statistica che ci sono più pianeti che stelle nella nostra galassia (anche se abbiamo sondato una frazione infinitesimale dell'intera popolazione), anche se questo era qualcosa che ci si poteva aspettare abbiamo ora una forte prova di ciò grazie a Keplero. Ciò significa che potrebbero esserci circa un trilione o più di piante solo nella Via Lattea. Ora siamo anche in grado di stabilire alcuni vincoli statistici sulla presenza di pianeti simili alla Terra (in orbita nella zona abitabile della loro stella simile al sole) grazie a Keplero. Ci sono probabilmente circa 11 miliardi di pianeti nella nostra galassia con queste specifiche.


TL;DR

Ci sono molti più pianeti di quelli che possiamo rilevare con il metodo del transito, da 10 a 100 volte di più a seconda delle dimensioni e del periodo orbitale del pianeta che stai cercando.


Sì.

La probabilità che avvenga un transito è qualcosa come $r/a$, dove $r$ è il raggio stellare e $a$ è il raggio dell'orbita planetaria.

Se assumi che le orbite dei pianeti siano inclinate in modo casuale rispetto alla nostra linea di vista, allora ogni pianeta rilevato corrisponde a $a/r$ pianeti in realtà.

Nota che questa approssimazione è ok per orbite circolari dove $r ll a$ e dove il raggio planetario è molto più piccolo del raggio stellare. Espressioni molto più complicate sono richieste (e ovviamente usate) nelle analisi della popolazione del pianeta.

Secondo Burke et al. (2008), la correzione per l'eccentricità è solo per dividere la probabilità di $(1 - e^2)$ Se $a$ è ora il semiasse maggiore dell'orbita.

La correzione per la dimensione del pianeta consiste semplicemente nell'aggiungere il raggio del pianeta al raggio stellare. Così: $$ p simeq frac{r_p + r}{a (1 - e^2)},$$ dove $r_p$ è il raggio del pianeta.

L'ultimo dettaglio che non può essere catturato da una semplice equazione sono le possibilità di catturare il transito a causa della cadenza limitata o del ciclo di lavoro delle osservazioni.

Anche per una missione come Keplero arriva un limite quando la durata del transito può coprire solo uno o due punti di osservazione, e diventa difficile discernere un transito. Idem ovviamente se la durata della missione copre solo un singolo transito in modo che la natura planetaria non possa essere confermata.

Questi tipi di effetti sono importanti a grandi dimensioni $a$, dove i pianeti hanno periodi orbitali più lunghi e transiti più brevi.

Infine, devi prendere in considerazione il rapporto segnale/rumore delle osservazioni. I pianeti più piccoli attorno a stelle più deboli producono segnali di transito più difficili da rilevare.

Questi problemi possono (e sono) essere affrontati solo effettuando simulazioni dei dati osservativi.


Kepler-1647b: Scoperto il nuovo pianeta più grande che orbita intorno a due soli

I pianeti che orbitano attorno a due stelle sono chiamati pianeti circumbinari, o talvolta pianeti “Tatooine”, dalla patria di Luke Skywalker in “Star Wars.” Usando il telescopio Kepler della NASA, gli astronomi cercano lievi cali di luminosità che suggeriscono un pianeta potrebbe transitare davanti a una stella, bloccando parte della luce della stella.

"Ma trovare pianeti circumbinari è molto più difficile che trovare pianeti attorno a singole stelle", ha detto l'astronomo SDSU William Welsh, uno dei coautori dell'articolo. “I transiti non sono spaziati regolarmente nel tempo e possono variare in durata e persino in profondità.”

Una volta trovato un pianeta candidato, i ricercatori utilizzano programmi informatici avanzati per determinare se si tratta davvero di un pianeta. Può essere un processo estenuante. Laurance Doyle, coautore dell'articolo e astronomo presso il SETI Institute, ha notato un transito nel 2011. Ma sono stati necessari più dati e diversi anni di analisi per confermare che il transito è stato effettivamente causato da un pianeta circumbinario. Una rete di astronomi dilettanti nella rete di follow-up KELT ha fornito ulteriori osservazioni che hanno aiutato i ricercatori a stimare la massa del pianeta. La ricerca è stata accettata per la pubblicazione nel Giornale Astrofisico con Veselin Kostov, un borsista postdottorato della NASA Goddard, come autore principale.

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Il telescopio spaziale Kepler rivela 1.284 nuovi pianeti

Il concept di questo artista raffigura scoperte planetarie selezionate fatte fino ad oggi dal telescopio spaziale Kepler della NASA.

Il telescopio spaziale Kepler della NASA ha verificato 1.284 nuovi pianeti: il singolo più grande ritrovamento di pianeti fino ad oggi.

"Questo annuncio raddoppia più che il numero di pianeti confermati da Kepler", ha affermato Ellen Stofan, capo scienziato presso la sede della NASA a Washington. "Questo ci dà la speranza che da qualche parte là fuori, intorno a una stella molto simile alla nostra, possiamo finalmente scoprire un'altra Terra".

L'analisi è stata eseguita sul catalogo dei pianeti candidati del telescopio spaziale Kepler del luglio 2015, che ha identificato 4.302 potenziali pianeti. Per 1.284 dei candidati, la probabilità di essere un pianeta è maggiore del 99 percento, il minimo richiesto per guadagnare lo status di "pianeta". Altri 1.327 candidati hanno maggiori probabilità di non essere pianeti reali, ma non soddisfano la soglia del 99% e richiederanno ulteriori studi. È più probabile che i restanti 707 siano altri fenomeni astrofisici. Questa analisi ha anche convalidato 984 candidati precedentemente verificati con altre tecniche.

“Prima del lancio del telescopio spaziale Kepler, non sapevamo se gli esopianeti fossero rari o comuni nella galassia. Grazie a Kepler e alla comunità di ricerca, ora sappiamo che potrebbero esserci più pianeti che stelle", ha affermato Paul Hertz, direttore della divisione di astrofisica presso la sede della NASA. “Questa conoscenza informa le future missioni necessarie per portarci sempre più vicini a scoprire se siamo soli nell'universo.”

Keplero cattura i segnali discreti di pianeti lontani - le diminuzioni di luminosità che si verificano quando i pianeti passano davanti o transitano davanti alle loro stelle - proprio come il transito di Mercurio del 9 maggio del nostro sole. Dalla scoperta dei primi pianeti al di fuori del nostro sistema solare più di due decenni fa, i ricercatori hanno fatto ricorso a un laborioso processo uno per uno per verificare i pianeti sospetti.

Quest'ultimo annuncio, tuttavia, si basa su un metodo di analisi statistica che può essere applicato a molti pianeti candidati contemporaneamente. Timothy Morton, ricercatore associato presso la Princeton University nel New Jersey e autore principale dell'articolo scientifico pubblicato su The Astrophysical Journal, ha utilizzato una tecnica per assegnare a ciascun candidato Keplero una percentuale di probabilità del pianeta - il primo di questi calcoli automatizzati su questa scala, come le precedenti tecniche statistiche si concentravano solo sui sottogruppi all'interno della più ampia lista di pianeti candidati identificati da Kepler.

"I candidati al pianeta possono essere pensati come briciole di pane", ha detto Morton. “Se lasci cadere alcune grosse briciole sul pavimento, puoi raccoglierle una per una. Ma se rovesci un intero sacchetto di briciole, avrai bisogno di una scopa. Questa analisi statistica è la nostra scopa.”

Nel gruppo di pianeti appena convalidato, quasi 550 potrebbero essere pianeti rocciosi come la Terra, in base alle loro dimensioni. Nove di questi orbitano nella zona abitabile del loro sole, che è la distanza da una stella alla quale i pianeti orbitanti possono avere temperature superficiali che consentono all'acqua liquida di accumularsi. Con l'aggiunta di questi nove, ora è noto che 21 esopianeti sono membri di questo gruppo esclusivo.

“Dicono di non contare i nostri polli prima che siano nati, ma questo è esattamente ciò che questi risultati ci consentono di fare in base alle probabilità che ogni uovo (candidato) si schiuda in un pulcino (pianeta in buona fede),” ha affermato Natalie Batalha, co-autrice del documento e scienziato della missione Kepler presso l'Ames Research Center della NASA a Moffett Field, in California. “Questo lavoro aiuterà Kepler a raggiungere il suo pieno potenziale fornendo una comprensione più profonda del numero di stelle che ospitano pianeti potenzialmente abitabili delle dimensioni della Terra, un numero necessario per progettare missioni future alla ricerca di ambienti abitabili e mondi viventi. .”

Dei quasi 5.000 pianeti candidati in totale trovati fino ad oggi, più di 3.200 sono stati verificati e 2.325 di questi sono stati scoperti da Keplero. Lanciata nel marzo 2009, Kepler è la prima missione della NASA a trovare pianeti delle dimensioni della Terra potenzialmente abitabili. Per quattro anni, Keplero ha monitorato 150.000 stelle in una singola porzione di cielo, misurando la minuscola e rivelatrice diminuzione della luminosità di una stella che può essere prodotta da un pianeta in transito. Nel 2018, il Transiting Exoplanet Survey Satellite della NASA utilizzerà lo stesso metodo per monitorare 200.000 stelle luminose vicine e cercare pianeti, concentrandosi sulla Terra e sulle dimensioni della Super-Terra.


Contenuti

Massa, raggio e temperatura Modifica

Kepler-442b è una super-Terra, un esopianeta con massa e raggio maggiori di quelli della Terra, ma più piccoli di quelli dei giganti di ghiaccio Urano e Nettuno. Ha una temperatura di equilibrio di 233 K (-40 ° C -40 ° F). [3] Ha un raggio di 1,34 R . A causa del suo raggio, è probabile che sia un pianeta roccioso con una superficie solida. La massa dell'esopianeta è stimata in 2,36 M . [8] La gravità superficiale su Kepler-442b sarebbe del 30% più forte di quella terrestre, assumendo una composizione rocciosa simile a quella terrestre. [9]

Stella ospitante Modifica

Il pianeta orbita attorno a una stella (di tipo K) di nome Kepler-442. La stella ha una massa di 0,61 M e un raggio di 0,60 R . Ha una temperatura di 4402 K e ha circa 2,9 miliardi di anni, con qualche incertezza. In confronto, il Sole ha 4,6 miliardi di anni [10] e ha una temperatura di 5778 K. [11] La stella è un po' povera di metalli, con una metallicità (Fe/H) di -0,37, o il 43% della luce solare quantità. [1] La sua luminosità ( L ) è del 12% quello del Sole.

La magnitudine apparente della stella, o quanto luminosa appare dalla prospettiva della Terra, è 14,76. Pertanto, è troppo debole per essere visto ad occhio nudo.

Modifica orbita

Kepler-442b orbita attorno alla sua stella ospite con un periodo orbitale di 112 giorni, 9 ore, 10 minuti e 24 secondi e ha un raggio orbitale di circa 0,4 volte quello della Terra (un po' più grande della distanza di Mercurio dal Sole, che è circa 0,38 UA). Riceve circa il 70% della luce solare che la Terra riceve dal Sole.

Il pianeta è stato annunciato come situato all'interno della zona abitabile della sua stella, una regione in cui potrebbe esistere acqua liquida sulla superficie del pianeta. È stato descritto come uno dei pianeti più simili alla Terra, in termini di dimensioni e temperatura, mai trovati. [4] [5] È appena fuori dalla zona (circa 0,362 UA) dove le forze di marea dalla sua stella ospite sarebbero sufficienti per bloccarla completamente. [8] A luglio 2018, Kepler-442b era considerato l'esopianeta scoperto più abitabile senza blocco delle maree. [12]

Fattori stellari Modifica

Le stelle di sequenza principale di tipo K sono più piccole del Sole e vivono più a lungo, rimanendo nella sequenza principale da 18 a 34 miliardi di anni rispetto ai 10 miliardi stimati dal Sole. [7] Nonostante queste proprietà, le piccole stelle di tipo M e di tipo K possono rappresentare una minaccia per la vita. [13] A causa della loro elevata attività stellare all'inizio della loro vita, emettono forti venti solari. La durata di questo periodo è inversamente proporzionale alla grandezza della stella. [14] Tuttavia, a causa dell'incertezza dell'età di Kepler-442, è probabile che abbia superato questa fase, rendendo Kepler-442b potenzialmente più adatto all'abitabilità.

Effetti di marea e ulteriori revisioni Modifica

Poiché è più vicino alla sua stella di quanto la Terra non sia al Sole, il pianeta probabilmente ruoterà molto più lentamente della Terra, la sua giornata potrebbe durare settimane o mesi (vedi Effetti delle maree sulla velocità di rotazione, inclinazione assiale e orbita). Ciò si riflette nella sua distanza orbitale, appena al di fuori del punto in cui le interazioni di marea dalla sua stella sarebbero abbastanza forti da bloccarla. L'inclinazione assiale (obliquità) di Kepler-442b è probabilmente molto piccola, nel qual caso non avrebbe stagioni indotte dall'inclinazione come fanno la Terra e Marte. La sua orbita è probabilmente vicina a quella circolare (eccentricità 0,04), quindi mancherà anche i cambiamenti stagionali indotti dall'eccentricità come quelli di Marte.

Un saggio di revisione nel 2015 ha concluso che Kepler-442b, insieme agli esopianeti Kepler-186f e Kepler-62f, erano probabilmente i migliori candidati per essere pianeti potenzialmente abitabili. [15] Inoltre, secondo un indice sviluppato nel 2015, Kepler-442b è persino più abitabile della Terra. Andando a questo indice, la Terra ha una valutazione di 0,829, ma Kepler-442b ha una valutazione di 0,836. [16] Questo è incerto perché l'atmosfera e la superficie di Kepler-442b sono sconosciute, ma ciò sarebbe possibile.

Nel 2009, la sonda spaziale Kepler della NASA stava completando l'osservazione delle stelle sul suo fotometro, lo strumento che utilizza per rilevare gli eventi di transito, in cui un pianeta attraversa e oscura la sua stella ospite per un breve periodo di tempo approssimativamente regolare. In quest'ultimo test, Kepler ha osservato 50.000 stelle nel Kepler Input Catalog, incluso Kepler-442, le curve di luce preliminari sono state inviate al team scientifico di Kepler per l'analisi, che ha scelto ovvie compagne planetarie dal gruppo per il follow-up presso gli osservatori. Le osservazioni per i potenziali candidati esopianeti si sono svolte tra il 13 maggio 2009 e il 17 marzo 2012. Dopo aver osservato i rispettivi transiti, che per Kepler-442b si sono verificati all'incirca ogni 113 giorni (il suo periodo orbitale), si è infine concluso che un corpo planetario era responsabile di i transiti periodici di 113 giorni. La scoperta, insieme ai notevoli sistemi planetari delle stelle Kepler-438 e Kepler-440, è stata annunciata il 6 gennaio 2015. [1]

A quasi 370 parsec (1206 LY) di distanza, Kepler-442b è troppo remota e la sua stella troppo lontana per consentire ai telescopi attuali o alla prossima generazione di telescopi pianificati di determinarne la massa o se ha un'atmosfera. La navicella Kepler si è concentrata su una singola piccola regione del cielo, ma i telescopi spaziali di prossima generazione a caccia di pianeti, come TESS e CHEOPS, esamineranno le stelle vicine in tutto il cielo.

Le stelle vicine con i pianeti possono quindi essere studiate dal prossimo James Webb Space Telescope e dai futuri grandi telescopi terrestri per analizzare le atmosfere, determinare le masse e dedurre le composizioni. Inoltre, lo Square Kilometer Array migliorerebbe significativamente le osservazioni radio sull'Osservatorio di Arecibo e sul Green Bank Telescope. [17]


Telescopio spaziale Kepler | Il cacciatore di pianeti extrasolari

Il Telescopio spaziale Kepler è stato progettato per sondare una porzione della galassia della Via Lattea per cercare esopianeti simili alla Terra in orbita attorno ad altre stelle. Le missioni primarie e K2 di Kepler hanno scoperto oltre 2.500 esopianeti, inclusi pianeti rocciosi delle dimensioni della Terra nelle zone abitabili delle loro stelle. Sulla base delle stime di Keplero, ci sono forse fino a 40 miliardi di pianeti simili alla Terra nella galassia della Via Lattea.

Keplero Fatti riassuntivi di Exoplanet Hunter!

  • Genere: Osservatorio spaziale
  • Destinazione: Orbita eliocentrica a trascinamento terrestre
  • Stato: Attivo
  • Luogo di lancio: Cape Canaveral, Florida
  • Ora di pranzo: 7 marzo 2009
  • Data d'arrivo: 12 maggio 2009
  • Durata della missione: Previsto 3 anni e mezzo, esteso a 9+ anni

Riepilogo rapido sul cacciatore di pianeti extrasolari!

Il Keplero missione è una missione di classe NASA Discovery (relativamente a basso costo e altamente focalizzata) progettata per rilevare un piccola macchia della galassia della Via Lattea che contiene circa 150.000 stelle per scoprire la struttura e la diversità dei sistemi di esopianeti. Particolare attenzione è stata posta su rilevamento di pianeti delle dimensioni della Terra e più piccoli all'interno o in prossimità della zona abitabile per determinare la loro prevalenza nella galassia!

Keplero localizzerebbe gli esopianeti da registrando piccoli cali periodici nella luminosità della stella causato dal transito di un pianeta attraverso di esso. Dalle caratteristiche del tuffo e dalle informazioni note sulla stella, è possibile calcolare l'orbita, le dimensioni e la temperatura dei pianeti.

Il campo visivo selezionato per la missione primaria (che sarebbe stato costantemente monitorato per le variazioni di luminosità della stella), era una piccola porzione di cielo vicino alla Via Lattea in alto sopra il piano dell'eclittica nel Costellazioni del Cigno e della Lira. Tuttavia, a 4 anni dall'inizio della sua missione, due ruote di reazione, utilizzate per mantenere stabile la navicella spaziale, hanno fallito. Quindi una nuova missione chiamata K2 è iniziata nel 2014 in cui sarebbero state osservate diverse zone del cielo durante l'anno.

Fatti interessanti su The Keplero Missione!

  • Keplero prende il nome dall'astronomo tedesco del XVII secolo Johannes Keplero che era meglio conosciuto per le sue leggi del moto planetario.
  • Il veicolo spaziale è costituito da uno specchio primario di 140 cm (4,6 piedi) di diametro (per breve tempo il più grande lanciato in orbita fino all'Herschel Space Observatory) e una fotocamera con una risoluzione combinata di 94,6 megapixel!
  • Il Telescopio spaziale Kepler è stato lanciato a bordo di un razzo americano Delta II e pesava 1.052 chilogrammi (2.320 libbre) al momento del lancio.
  • La navicella si trova in un'orbita di scia alla Terra, con Keplero cadendo gradualmente dietro la Terra ogni anno.
  • Il costo del Telescopio spaziale Kepler missione è stata stimata in $ 600 milioni di dollari!
  • La navicella ha abbastanza carburante per continuare a cercare esopianeti fino alla metà del 2018.

Grandi scoperte di The Keplero Cacciatore di pianeti extrasolari!

Uno dei maggiori successi della missione, oltre alla sua scoperte prodigiose, è stato quello di mostrare l'assoluta diversità dei sistemi di esopianeti nella Via Lattea. Come esempi

  • Si ritiene che il pianeta Kepler-37b sia simile al pianeta roccioso Mercurio.
  • Keplero ne scoprì due "mondi d'acqua" chiamato Kepler-62e e Kepler-62f.
  • Il cacciatore di esopianeti ha scoperto pianeti gassosi giganti che orbitano vicino alle sue stelle e giganti del ghiaccio che orbitano più lontano
  • Ha scoperto pianeti come Kepler-16b che orbita intorno a due stelle come Tatooine dei film di Star Wars! Fantastico!
  • Keplero ha anche osservato strane fluttuazioni di luminosità che devono ancora essere spiegate. Ad esempio, una stella, KIC 8462852, varia in luminosità fino al 22% con alcuni che suggeriscono un'an megastruttura aliena in orbita attorno ad essa è la causa!
  • Ha anche scoperto Pianeti simili alla Terra nella zona abitabile, come l'esopianeta Kepler-69c. Si ritiene che questi piccoli pianeti rocciosi siano più numerosi degli esopianeti più grandi delle dimensioni di Giove.
  • Durante l'annuncio dei risultati delle squadre Kepler all'inizio del 2014, in una volta sola hanno ha quasi raddoppiato il numero noto di esopianeti!
  • Sulla base delle stime di Keplero, ci sono forse fino a 40 miliardi di pianeti simili alla Terra nella galassia della Via Lattea
  • A partire dal 1 dicembre 2017, il Keplero le missioni hanno scoperto
    • 5,011 - Esopianeti candidati
    • 2.515 - Esopianeti confermati
    • 30 - Esopianeti confermati di dimensioni inferiori al doppio della Terra nella zona abitabile

    Per il numero più aggiornato di Keplero scoperte controlla la pagina Kepler della NASA!


    L'intelligenza artificiale convalida 50 esopianeti nei dati di Kepler

    Un team di astronomi nel Regno Unito ha utilizzato un algoritmo di apprendimento automatico per analizzare un campione di esopianeti candidati identificati dal telescopio spaziale Kepler della NASA e determinare quali sono reali e quali falsi positivi.

    Rappresentazione artistica di un sistema compatto a tre pianeti. Credito immagine: Sci-News.com.

    "In termini di convalida del pianeta, nessuno ha mai utilizzato una tecnica di apprendimento automatico prima", ha affermato l'autore principale, il dott. David Armstrong, astronomo del Dipartimento di Fisica e del Centro per gli esopianeti e l'abitabilità dell'Università di Warwick.

    "L'apprendimento automatico è stato utilizzato per classificare i candidati planetari, ma mai in un quadro probabilistico, che è ciò di cui hai bisogno per convalidare veramente un pianeta".

    Il Dr. Armstrong e colleghi hanno costruito un algoritmo di apprendimento automatico in grado di separare i pianeti reali da quelli falsi nei grandi campioni di migliaia di candidati trovati dalle missioni dei telescopi.

    È stato addestrato a riconoscere i pianeti reali usando due grandi campioni di pianeti confermati e falsi positivi da Kepler.

    I ricercatori hanno quindi utilizzato l'algoritmo su un set di dati di candidati planetari ancora non confermati di Kepler, ottenendo 50 nuovi pianeti confermati e i primi a essere convalidati dall'apprendimento automatico.

    Questi pianeti vanno da mondi grandi come Nettuno a mondi più piccoli della Terra, con orbite lunghe fino a 200 giorni fino a un solo giorno.

    Confermando che sono reali, gli scienziati possono ora dare loro la priorità per ulteriori osservazioni con telescopi dedicati.

    "L'algoritmo che abbiamo sviluppato ci consente di portare 50 candidati oltre la soglia per la convalida del pianeta, aggiornandoli a pianeti reali", ha affermato il dott. Armstrong.

    "Speriamo di applicare questa tecnica a grandi campioni di candidati provenienti da missioni attuali e future come TESS e PLATO".

    "Gli approcci probabilistici all'apprendimento automatico statistico sono particolarmente adatti per un problema entusiasmante come questo in astrofisica che richiede l'incorporazione di conoscenze pregresse e la quantificazione dell'incertezza nelle previsioni", ha affermato il coautore Dr. Theo Damoulas, ricercatore presso il Dipartimento di Informatica e il Dipartimento di Statistica dell'Università di Warwick e l'Alan Turing Institute.

    "Un ottimo esempio quando la complessità computazionale aggiuntiva dei metodi probabilistici ripaga in modo significativo."

    I risultati appaiono in Avvisi mensili della Royal Astronomical Society.

    David J. Armstrong et al. Convalida di pianeti extrasolari con Machine Learning: 50 nuovi pianeti Keplero convalidati. MNRAS, pubblicato online il 20 agosto 2020 doi: 10.1093/mnras/staa2498


    Telescopio spaziale Kepler, rinato, critici sorprendenti e scoperta di nuovi pianeti

    Lanciato nel 2009, il famoso telescopio spaziale incaricato di trovare pianeti simili alla Terra ha identificato più di 1.000 esopianeti tra i 4.175 candidati scoperti. Dopo aver completato la sua missione principale nel 2012, la NASA ha esteso la sua vita di quattro anni sperando di sfruttare il suo primo successo.

    Ma le cose hanno cominciato ad andare storte quasi subito. Un problema tecnico hardware nel 2012 e un secondo un anno dopo hanno lasciato inutilizzabili due delle sue quattro ruote di reazione rotanti. Le ruote, che funzionano come giroscopi, consentivano al telescopio di mirare e agganciare un bersaglio. Senza alcun modo per riparare le ruote, la missione sembrava finita.

    "Avevamo membri molto importanti del nostro team scientifico che dicevano che era morto, peccato", ha detto a CBS News Steve Howell, scienziato del progetto, NASA K2 Mission. "Gli davano l'estremo rito e cose del genere."

    Ma Howell e altri non erano pronti ad abbandonare il telescopio.

    Gli scienziati della NASA hanno collaborato con i colleghi della Ball Aerospace, che ha costruito la navicella spaziale, per utilizzare le due ruote di reazione che funzionavano ancora e andare alla ricerca di una "terza forza per bilanciare quelle due".

    "Si scopre che abbiamo usato la luce del sole che spingeva contro i pannelli solari", ha detto Howell. "Ciò ha fornito una forza sufficiente e poi prendiamo le altre due ruote di reazione e tipo di spinta contro quella forza. Ora possiamo bilanciare di nuovo il telescopio e puntarlo in modo abbastanza specifico in una direzione".

    Così riavviato, nasce il secondo atto di Keplero. La missione è stata rilanciata nel maggio 2014 con il nome K2 e riprenderà da dove si era interrotta.

    Ma il K2 non avrà la stessa portata dell'originale Keplero. Poiché i suoi pannelli solari devono essere diretti verso il sole in modo simmetrico per raggiungere l'equilibrio, il telescopio cerca un'area molto più limitata. Scansiona quella che è conosciuta come l'eclittica, che è il percorso che il sole sembra seguire nel cielo a seguito della rivoluzione della Terra. Gli astronomi hanno familiarità con la traiettoria, che passa attraverso le 12 costellazioni dello Zodiaco.

    "Invece di essere in grado di indicare un campo per quattro anni, possiamo solo guardare un determinato campo per 85 giorni", ha detto Howell. "Tutti i campi lungo questa banda nel cielo. Marciamo semplicemente lungo la banda nel cielo guardando un campo per tre mesi e poi un altro campo per circa tre mesi."

    K2 "non sarà mai più lo stesso", ha aggiunto, e non troverà mai tanti pianeti perché non può eguagliare l'ampiezza di Kepler che ha monitorato 150.000 stelle ogni 30 minuti per quattro anni. Invece, K2 guarda solo a "stelle più luminose e più vicine, cose in cui possiamo fare molto studio di follow-up e iniziare effettivamente a caratterizzare i pianeti che troviamo".

    Il K2 deve affrontare anche altre limitazioni, vale a dire che alla fine finirà il carburante. A differenza della prima missione, K2 deve utilizzare il carburante per riorientare il telescopio in modo che punti verso la Terra e consenta agli scienziati di scaricare dati e caricare comandi per andare a guardare il campo successivo.

    "Una volta esaurito il carburante, anche se tutto l'hardware funziona ancora alla grande, avremo finito. Non saremo più in grado di fare queste manovre", ha detto Howell. "K2 da oggi potrebbe funzionare per altri tre o quattro anni".

    Da quando il K2 è iniziato lo scorso anno, sta già dimostrando il suo valore con due scoperte significative.

    La prima scoperta annunciata a dicembre è stata un singolo pianeta in un'orbita di nove giorni attorno a una stella K, una stella che è circa due terzi delle dimensioni del sole ma ha circa la stessa età e composizione.

    Poi questo mese, gli scienziati hanno riferito che K2 aveva identificato il suo primo sistema multi-pianeta, tre pianeti in orbita attorno a una stella a circa 150 anni luce di distanza nella costellazione del Leone. Because the system is relatively close, Howell said scientists will be able to study it in detail to better understand whether these planets have an atmosphere and what that atmosphere contains.

    The planets are two-and-half times the size of earth and orbit a star about half the size and mass of our sun. The outermost planet orbits on the warm edge of the habitable zone, the distance from a star where liquid water might exist on the surface of an orbiting planet, thus providing the right conditions for life.

    "The mission has extended the telescope's search capability to a new part of the sky, marking the first K2 exoplanet discovery less than a month ago, and now the possible discovery of the first K2 multiple-planet system," said Charles Sobeck, Kepler project manager at NASA's Ames Research Center in Moffett Field, Calif.

    Steve Kawaler, an Iowa State University professor of physics and astronomy who was part of the team that this month discovered an 11.2-billion-year-old star with at least five Earth-size planets by using the original Kepler data, said he was impressed with how NASA worked with the scientific community to determine what the future held for K2 as they were coming up with a fix.

    "The way they figured out how to use it, in its somewhat impaired state, is impressive," he said. "They asked all astronomers what would you do if you could this, do that or the other thing. The community as a whole responded with some brilliant ideas for the kind of science that you could do. It wasn't necessarily finding new planets but it was a way of doing science which you couldn't do with a telescope on the ground."

    Many astronomers admit they are surprised that Kepler had a second act but are excited about its potential given how many planets Kepler found the first time around.

    Lynn Hillenbrand, an astronomy professor at the California Institute of Technology who has specialized the past 20 years in star and planet formation and stellar astrophysics, called the Kepler breakdown a "blessing in disguise" which is allowing for "new kinds of planet searches to be done."

    "There was a brilliant engineering innovation by the Kepler engineers to use sunlight pressure on the spacecraft to stabilize it," Geoff Marcy, the Alberts Chair in the Department of Astronomy at U.C. Berkeley, told CBS News.

    "This breakthrough saved Kepler from the grave," he said. "I'm blown away that Kepler lives on. Its resurrection is a tribute to the creativity of the NASA engineers and to the brilliance of the young bucks who are writing data analysis code to make up for the jiggling of the Kepler spacecraft."


    NASA Retires Kepler Space Telescope, Passes Planet-Hunting Torch

    After nine years in deep space collecting data that indicate our sky to be filled with billions of hidden planets – more planets even than stars – NASA’s Kepler space telescope has run out of fuel needed for further science operations. NASA has decided to retire the spacecraft within its current, safe orbit, away from Earth. Kepler leaves a legacy of more than 2,600 planet discoveries from outside our solar system, many of which could be promising places for life.

    “As NASA ’s first planet-hunting mission, Kepler has wildly exceeded all our expectations and paved the way for our exploration and search for life in the solar system and beyond,” said Thomas Zurbuchen, associate administrator of NASA ’s Science Mission Directorate in Washington. “Not only did it show us how many planets could be out there, it sparked an entirely new and robust field of research that has taken the science community by storm. Its discoveries have shed a new light on our place in the universe, and illuminated the tantalizing mysteries and possibilities among the stars.”

    Kepler has opened our eyes to the diversity of planets that exist in our galaxy. The most recent analysis of Kepler’s discoveries concludes that 20 to 50 percent of the stars visible in the night sky are likely to have small, possibly rocky, planets similar in size to Earth, and located within the habitable zone of their parent stars. That means they’re located at distances from their parent stars where liquid water – a vital ingredient to life as we know it – might pool on the planet surface.

    The most common size of planet Kepler found doesn’t exist in our solar system – a world between the size of Earth and Neptune – and we have much to learn about these planets. Kepler also found nature often produces jam-packed planetary systems, in some cases with so many planets orbiting close to their parent stars that our own inner solar system looks sparse by comparison.

    “When we started conceiving this mission 35 years ago we didn’t know of a single planet outside our solar system,” said the Kepler mission’s founding principal investigator, William Borucki, now retired from NASA’s Ames Research Center in California’s Silicon Valley. “Now that we know planets are everywhere, Kepler has set us on a new course that’s full of promise for future generations to explore our galaxy.”

    Launched on March 6, 2009, the Kepler space telescope combined cutting-edge techniques in measuring stellar brightness with the largest digital camera outfitted for outer space observations at that time. Originally positioned to stare continuously at 150,000 stars in one star-studded patch of the sky in the constellation Cygnus, Kepler took the first survey of planets in our galaxy and became the agency’s first mission to detect Earth-size planets in the habitable zones of their stars.

    “The Kepler mission was based on a very innovative design. It was an extremely clever approach to doing this kind of science,” said Leslie Livesay, director for astronomy and physics at NASA’s Jet Propulsion Laboratory, who served as Kepler project manager during mission development. “There were definitely challenges, but Kepler had an extremely talented team of scientists and engineers who overcame them.”

    Four years into the mission, after the primary mission objectives had been met, mechanical failures temporarily halted observations. The mission team was able to devise a fix, switching the spacecraft’s field of view roughly every three months. This enabled an extended mission for the spacecraft, dubbed K2, which lasted as long as the first mission and bumped Kepler’s count of surveyed stars up to more than 500,000.

    The observation of so many stars has allowed scientists to better understand stellar behaviors and properties, which is critical information in studying the planets that orbit them. New research into stars with Kepler data also is furthering other areas of astronomy, such as the history of our Milky Way galaxy and the beginning stages of exploding stars called supernovae that are used to study how fast the universe is expanding. The data from the extended mission were also made available to the public and science community immediately, allowing discoveries to be made at an incredible pace and setting a high bar for other missions. Scientists are expected to spend a decade or more in search of new discoveries in the treasure trove of data Kepler provided.

    “We know the spacecraft’s retirement isn’t the end of Kepler’s discoveries,” said Jessie Dotson, Kepler’s project scientist at NASA’s Ames Research Center in California’s Silicon Valley. “I’m excited about the diverse discoveries that are yet to come from our data and how future missions will build upon Kepler’s results.”

    Before retiring the spacecraft, scientists pushed Kepler to its full potential, successfully completing multiple observation campaigns and downloading valuable science data even after initial warnings of low fuel. The latest data, from Campaign 19, will complement the data from NASA’s newest planet hunter, the Transiting Exoplanet Survey Satellite, launched in April. TESS builds on Kepler’s foundation with fresh batches of data in its search of planets orbiting some 200,000 of the brightest and nearest stars to the Earth, worlds that can later be explored for signs of life by missions, such as NASA’s James Webb Space Telescope.

    NASA ’s Ames Research Center in California’s Silicon Valley manages the Kepler and K2 missions for NASA ’s Science Mission Directorate. NASA ’s Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, California, managed Kepler mission development. Ball Aerospace & Technologies Corporation in Boulder, Colorado, operates the flight system with support from the Laboratory for Atmospheric and Space Physics at the University of Colorado in Boulder.

    For the Kepler press kit, which includes multimedia, timelines and top science results, visit:
    https://www.nasa.gov/kepler/presskit

    For more information about the Kepler mission, visit:
    https://www.nasa.gov/kepler

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    Planet Hunting with the Kepler Space Telescope

    Thanks to the Kepler Space Telescope, we now know the answer to a longstanding question in astronomy: how common are planetary systems around stars? Quite common, it turns out. In the relatively small patch of sky that Kepler studied, most of the stars had planets orbiting them. Scientists now believe that there are more planets than stars in our Milky Way galaxy.

    But before the Kepler Space Telescope could reveal the great abundance of planets around other stars, scientists had to design a detection system that could do the job. This was no easy task.

    I recently visited the NASA Ames Research Center in California, where I got the opportunity to talk to the two scientists who designed Kepler and proved that it would work. They filled me in on just how difficult it was to take this spacecraft from the drawing board to the launch pad.

    The idea behind the Kepler Space Telescope is relatively simple. When a planet passes in between a distant star and the Earth (an occurrence called a “transit”), the amount of light that reaches us is less than when the light is unobstructed. If you can detect that change in light, then you can “hunt” planets – you can even use the difference in light to calculate the size of the planet and its distance from its star. This is what astronomers call the transit method of planetary detection.

    What makes this simple idea not so simple is that the change in light the planet produces is incredibly small. This means that detecting a transit requires very precise instrumentation capable of very accurate measurements.

    When astronomer Bill Borucki first dreamed up the Kepler Space Telescope in the early 1980s, he imagined that if you used the transit method to observe several thousand stars at once from ground-based telescopes, you could begin to detect large, Jupiter-sized planets in large slow orbits. Earth-size planets – especially those in “habitable zones” where liquid water might exist to support life – would be much more difficult to detect. To find an Earth-size planet, Borucki argued, you have to put a telescope in space.

    Building, launching, and operating a space mission is not cheap. Before NASA was willing to fund the Kepler Space Telescope, the agency wanted proof that the instrument Borucki had in mind could make the sensitive measurements required to detect planets in the space environment. Borucki’s light detection system would have to work even when the telescope wobbled as it encountered radiation or electromagnetic disturbances.

    How do you prove a space mission will work without actually sending your equipment into space? Borucki and his collaborator, Fred Witteborn, built a test demonstration in their lab at NASA Ames. The test bed they built had thick walls of insulation to keep the equipment inside the demonstration independent from the outside environment. Even the fans placed on the outside of the test bed for cooling (keeping the test at a constant temperature) had to be mounted on a frame that didn’t touch the insulated walls so no vibrations would be introduced.

    Inside the test bed, the demonstration equipment included a light source, diffused evenly, which backlit a plate filled with small holes that simulated stars. Across some of the holes the two scientists placed small wires. These would provide the simulated transits. When electricity was run through these wires they heated up and expanded, blocking out some of the light coming through the hole.

    Above the simulated stars were optics similar to what would be inside the finished telescope and a CCD (a charge coupled device, like in a digital camera) that would be the light detector. The CCD was attached to a computer that allowed them to collect their simulated data.

    Borucki and Witteborn spent countless hours in their laboratory, testing the equipment and proving that even when the telescope wobbled, even when the computer simulated a gamma ray burst, they could detect the small changes in light that indicated a transit.

    Scientists Bill Borucki and Fred Witteborn at the NASA Ames Research Center in California, 2017. Credit: Matt Shindell

    NASA was happy with the results of the Kepler Technology Demonstration. In 2009, Borucki finally got to see his telescope launched into space – more than 20 years after he first proposed putting a transit-detecting telescope in space. Thanks to his determination our view of the galaxy has been forever altered.

    Learn more about how NASA scientists are hunting down exoplanets with the Kepler telescope at the 2017 Smithsonian Ingenuity Festival. On Thursday, November 30, Natalie Batalha, the lead scientist on the Kepler mission, will join the Museum for a day of space exploration. Follow the conversation online with #SmithsonianIngenuity.


    Kepler Space Telescope Reveals as Many as Six Billion Earth-Like Planets in Our Galaxy

    There may be as many as one Earth-like planet for every five Sun-like stars in the Milky Way Galaxy, according to new estimates by University of British Columbia astronomers using data from NASA’s Keplero mission.

    To be considered Earth-like, a planet must be rocky, roughly Earth-sized and orbiting Sun-like (G-type) stars. It also has to orbit in the habitable zones of its star—the range of distances from a star in which a rocky planet could host liquid water, and potentially life, on its surface.

    Estimating how common different kinds of planets are around different stars can provide important constraints on planet formation and evolution theories.

    “My calculations place an upper limit of 0.18 Earth-like planets per G-type star,” says UBC researcher Michelle Kunimoto, co-author of the new study in The Astronomical Journal. “Estimating how common different kinds of planets are around different stars can provide important constraints on planet formation and evolution theories, and help optimize future missions dedicated to finding exoplanets.”

    According to UBC astronomer Jaymie Matthews: “Our Milky Way has as many as 400 billion stars, with seven percent of them being G-type. That means less than six billion stars may have Earth-like planets in our Galaxy.”

    Previous estimates of the frequency of Earth-like planets range from roughly 0.02 potentially habitable planets per Sun-like star, to more than one per Sun-like star.

    Typically, planets like Earth are more likely to be missed by a planet search than other types, as they are so small and orbit so far from their stars. That means that a planet catalog represents only a small subset of the planets that are actually in orbit around the stars searched. Kunimoto used a technique known as ‘forward modeling’ to overcome these challenges.

    “I started by simulating the full population of exoplanets around the stars Kepler searched,” she explained. “I marked each planet as ‘detected’ or ‘missed’ depending on how likely it was my planet search algorithm would have found them. Then, I compared the detected planets to my actual catalog of planets. If the simulation produced a close match, then the initial population was likely a good representation of the actual population of planets orbiting those stars.”

    Kunimoto’s research also shed more light on one of the most outstanding questions in exoplanet science today: the ‘radius gap’ of planets. The radius gap demonstrates that it is uncommon for planets with orbital periods less than 100 days to have a size between 1.5 and two times that of Earth. She found that the radius gap exists over a much narrower range of orbital periods than previously thought. Her observational results can provide constraints on planet evolution models that explain the radius gap’s characteristics.

    Previously, Kunimoto searched archival data from 200,000 stars of NASA’s Kepler mission. She discovered 17 new planets outside of the Solar System, or exoplanets, in addition to recovering thousands of already known planets.

    Reference: “Searching the Entirety of Kepler Data. II. Occurrence Rate Estimates for FGK Stars” by Michelle Kunimoto and Jaymie M. Matthews, 4 May 2020, The Astronomical Journal.
    DOI: 10.3847/1538-3881/ab88b0


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