Evropská kosmická agentura (ESA) vyšle do vesmíru družici CHEOPS, která se bude věnovat výzkumu exoplanet. Start je naplánován na středu 18. prosince v 9:54 našeho času. Do vesmíru vynese družici ruská raketa Sojuz společně s několika dalšími menšími družicemi z evropského kosmodromu Kourou ve Francouzské Guyaně.
Aktualizace: Úterní start odložen kvůli SW problému na raketě Sojuz
Lovec (známých) tranzitů
CHEOPS využije již velmi známou tranzitní metodu jiným způsobem. Předešlé družice (CoRoT, Kepler, TESS) měřily jasnost desítek tisíc hvězd současně. Pokud před některou z hvězd přešla planeta, došlo k poklesu jasnosti hvězdy, který tito lovci exoplanet změřili. Evropský CoRoT byl v roce 2006 průkopníkem, Kepler se věnoval především statistickému průzkumu a TESS nyní hledá exoplanety u blízkých hvězd.
CHEOPS bude také pozorovat tranzity exoplanet, ale zaměří se na již objevené planety. Hlavním úkolem bude zpřesnit jejich velikost.
Zdrojem cílových hvězd budou objevy pozemských spektrografů, dřívější objevy Keplera nebo TESS a také pozemští lovci tranzitů. Velmi blízko má CHEOPS k projektu NGTS (Next-Generation Transit Survey, Nová generace přehlídky tranzitů), který tvoří tucet dalekohledů s průměrem 20 cm na observatoři Cerro Paranal v Chile.
Přesnost až 10 %
CHEOPS nebude pozorovat tisíce hvězd současně. Zaměří se vždy na jednu hvězdu a tranzit jedné konkrétní planety. V ideálním případě by měl upřesnit velikost planety s přesností až 10 %.
CHEOPS má být schopen detektovat tranzit planety o velikosti Země u hvězdy podobné Slunci a jasnosti 6 až 9 mag – to jsou poměrně jasné hvězdy, které lze pozorovat menším dalekohledem.
Úkolem CHEOPSu bude mimo jiné určit vztah hmotnost-poloměr pro planety s nízkou hmotností. CHEOPS dodá údaje o poloměru planety, údaje o hmotnosti pak vědci zjišťují měřením radiálních rychlostí pozemskými přístroji.
CHEOPS také identifikuje exoplanety s významnými atmosférami, které mohou prozkoumat jiné kosmické dalekohledy. Kromě chystaného dalekohledu Jamese Webba připravuje právě ESA na rok 2028 družici ARIEL, která se zaměří jen na průzkum atmosfér exoplanet.
Fáze exoplanet
CHEOPS bude také pozorovat fáze exoplanet, což vědcům umožňuje studovat energetický tok v jejich atmosférách. Planety sice CHEOPS neuvidí, ale to nevadí. Stačí studovat jasnost hvězdy její změny v průběhu oběhu planety, jak vidíme na obrázku níže. Je to podobné fázím Měsíce.
Fáze planety, Foto: NASA/JPL-Caltech/L. Kreidberg
Před a po tranzitu k nám přichází světlo mateřské hvězdy a také záření z noční strany planety (2, 4). Planeta se poté schová za hvězdu (9), takže pozorujeme jen záření mateřské hvězdy. Před a po tomto zákrytu k nám přichází záření z denní strany planety (8, 10).
Z pozorování fází planety lze studovat tepelný tok v její atmosféře – mimo jiné určit planety, které nemají žádnou atmosféru. V případě takovýchto planet je obrovský rozdíl mezi teplotou denní a noční strany (atmosféra rozdíly snižuje).
Najde exoměsíce?
CHEOPS by mohl najít také nové planety. Může jít o nové tranzitující planety u sledované hvězdy ale také o netranzitující planety. Vědci mohou studovat nepatrné odchylky v časech tranzitů, za kterými stojí gravitační vliv další planety.
Může za nimi stát ale také měsíc pozorované tranzitující planety. Podle jedné ze studií by mohl CHEOPS najít exoměsíce o velikosti Země obíhající planetu o velikosti Neptunu.
Malá ale šikovná
CHEOPS je poměrně malou družicí o hmotnosti 290 kg. Základní strukturu tvoří šestihran o velikosti 1,5 x 1,5 x 1,5 metru. Družici postavila firma AIRBUS Defence & Space ve španělské Barajas.
Jediným vědeckým přístrojem na palubě je dalekohled. Světlo vzdálené hvězdy se dostane do tubusu dalekohledu, odrazí se o 32 cm velké hlavní zrcadlo směrem k 68 mm velkému sekundárnímu zrcadlu a následně do detektoru.
CHEOPS bude po svém startu naveden na heliosynchronní dráhu ve výšce 700 km nad Zemí. Obíhat bude poblíž tzv. terminátoru, což je rozhraní mezi denní a noční stranou naší planety. Zvolená dráha pomůže snížit teplotní výkyvy a současně by měla být pozorovatelná velká část oblohy.
Pro řízení mise budou klíčová dvě místa. Řídicí středisko (Mission Operations Centre, MOC) se nachází ve španělském Torrejón de Ardoz. Hned vedle budovy najdeme i radioteleskop, který společně s kolegou u Madridu zajistí obousměrnou komunikaci s družicí.
Vědecké operační středisko (Science Operations Centre, SOC) se nachází na Univerzitě v Ženevě. V týmu CHEOPSu najdeme také letošního laureáta Nobelovy ceny za fyziku Didiera Queloze, který je předsedou vědeckého týmu.
Předpokládá se, že CHEOPS bude pracovat minimálně 3,5 roku. Na start se netěší jen astronomové zabývající se exoplanetami. Přibližně pětina pozorovacího času bude k dispozici celé vědecké komunitě.
Doporučený odkaz: stránky družice CHEOPS