Die CHEOPS (CHaracterisingE.xOPLanetsS.atellite) Raumschiff öffnete gerade die Abdeckung seines Teleskops. Das Raumschiff wurde am 18. Dezember 2019 gestartet und hat bisher einwandfrei funktioniert. In ein oder zwei Wochen konnten wir unsere ersten Bilder vom Instrument bekommen.
CHEOPS ist eine ESA-Mission in Partnerschaft mit der Schweizer Universität Bern. Seine Mission ist es nicht, Exoplaneten zu finden, sondern Sterne mit bekannten Exoplaneten genauer zu betrachten und zu beobachten, wie diese Planeten vor ihrem Stern durchqueren. Es wird diese Transite mit einem scharfen Auge beobachten und die Größe dieser Planeten mit größerer Genauigkeit und Präzision bestimmen. Dies führt zu besseren Messungen ihrer Masse, Dichte und Zusammensetzung.
„… Wir erwarten, dass wir die ersten Bilder innerhalb von ein oder zwei Wochen analysieren und veröffentlichen können.“
David Ehrenreich, CHEOPS-Projektwissenschaftler, Universität Genf
„Kurz nach dem Start am 18. Dezember 2019 haben wir die Kommunikation mit dem Satelliten getestet. Dann, am 8. Januar 2020, haben wir mit der Inbetriebnahme begonnen, dh wir haben den Computer gestartet, Tests durchgeführt und alle Komponenten in Betrieb genommen “, erklärt Willy Benz, Professor für Astrophysik an der Universität Bern und Principal Investigator der CHEOPS Mission.
"Alle Tests verliefen hervorragend", sagt er. „Wir haben uns jetzt aber aufgeregt und etwas nervös auf den nächsten entscheidenden Schritt gefreut: die Öffnung des CHEOPS-Covers“, fährt Benz fort.
Die Abdeckung wurde am Mittwoch, dem 29. Januar 2020, um 7:38 Uhr geöffnet. Das Missionsoperationszentrum des Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA) in Madrid sandte den Befehl zur Öffnung des Raumfahrzeugs.
"Das Öffnen der Abdeckung der Teleskop-Schallwand ist für Cheops ein kritischer Vorgang, der es dem Teleskop ermöglicht, seine Zielsterne zu beobachten, und wir freuen uns außerordentlich, dass es einwandfrei ausgeführt wurde", sagte Nicola Rando, Projektmanager von ESA Cheops.
Das Öffnen der Abdeckung signalisiert den Beginn einer weiteren Test- und Kalibrierungsrunde. Das Teleskop hat im Rahmen der Instrumentenkalibrierung Hunderte von Bildern aufgenommen, während die Abdeckung angebracht war. In der nächsten Testphase wird CHEOPS beide Sterne mit Exoplaneten und Sterne ohne betrachten.
„In den nächsten zwei Monaten werden viele Sterne mit und ohne Planeten ins Visier genommen, um die Messgenauigkeit von CHEOPS unter verschiedenen Bedingungen zu untersuchen“, erklärt Benz.
Diese Phase ist auch für die Bodenmannschaft im Mission Operation Center wichtig. Es gibt ihnen die Möglichkeit, alle Aspekte des Bodenbetriebs zu trainieren.
„Die Rohdaten von CHEOPS werden in der sogenannten Datenreduktionspipeline verarbeitet“, sagt David Ehrenreich, CHEOPS-Projektwissenschaftler an der Universität Genf. Ehrenreich erklärt: „Die vollständige Bewertung der Fähigkeiten von CHEOPS und des Bodensegments wird einige Zeit dauern. Wir gehen jedoch davon aus, dass wir die ersten Bilder innerhalb von ein oder zwei Wochen analysieren und veröffentlichen können. “
CHEOPS ist eine der neuen S-Klasse-Missionen (Small Class) der ESA. Dies sind Missionen mit einem Budget von maximal 50 Millionen Euro. CHEOPS ist die erste dieser Missionen, und der Solarwind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer (SMILE), eine gemeinsame Anstrengung mit China, wird die nächste sein.
Es gibt zwei Hauptmethoden zum Nachweis von Exoplaneten. Die Kepler-Mission und die TESS-Mission verwenden die Transitmethode. Die Transitmethode bezieht sich aus unserer Sicht auf einen Exoplaneten, der sich vor seinem Stern bewegt oder durchquert. Das winzige Eintauchen in das Sternenlicht kann erkannt und dann von anderen Teleskopen bestätigt werden.
Die andere Methode und die erste Methode zur Entdeckung eines Exoplaneten war die Radialgeschwindigkeitsmethode. Diese Methode konzentriert sich auf den Stern und erkennt winzige Wackelbewegungen in seiner Bewegung, wenn ein umlaufender Exoplanet daran zerrt. Es ist auch als Doppler-Spektroskopie bekannt.
Eine dritte Methode ist die direkte Beobachtung, aber nur wenige wurden direkt beobachtet.
Die Transitmethode gibt einen guten Hinweis auf die Größe eines Exoplaneten, jedoch nicht auf seine Masse. Und die Radialgeschwindigkeitsmethode kann einen guten Hinweis auf die Masse eines Planeten geben, aber nicht auf seine Größe. Nur wenige der 4.000 uns bekannten Exoplaneten verfügen über genaue Daten für Größe und Masse. Das macht es schwierig, ihre Dichte und ihre Zusammensetzung zu bestimmen. Das Wissen um diese Dinge wird dazu beitragen, festzustellen, wie sie sich gebildet haben, und wird auch Aufschluss darüber geben, wie unser Planet und unser Sonnensystem entstanden sind.
CHEOPS werden Sterne beobachten, die Exoplaneten beherbergen, um die kleinen Änderungen ihrer Helligkeit aufgrund des Transits eines Planeten zu messen. Die Informationen ermöglichen genaue und präzise Messungen der Größe der umlaufenden Planeten. CHEOPS zielt auf Sterne ab, die Planeten im Größenbereich von Supererde bis Neptun beherbergen. Durch die Kombination von Größen mit vorhandenen Bodenspektroskopiemessungen der Planetenmassen liefert CHEOPS eine Schätzung der Schüttdichte - ein erster Schritt zur Charakterisierung von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems.
Während seiner 3,5-jährigen Mission wird CHEOPS die hellsten Sterne in der Nähe betrachten, von denen bekannt ist, dass sie Exoplaneten beherbergen.
CHEOPS wird in der Lage sein, diese Exoplaneten mit einem neuen Maß an Präzision zu charakterisieren. Die Ergebnisse dieser CHEOPS werden in Zukunft zu weiteren Beobachtungen von Teleskopen wie dem James Webb-Weltraumteleskop und von großen bodengestützten Teleskopen wie dem derzeit im Bau befindlichen 40-Meter-Extrem-Großteleskop führen. Die Infrarotfunktionen von James Webb ermöglichen auch eine detaillierte Untersuchung der Exoplanetenatmosphäre.
CHEOPS umkreist die Erdpole in einer Höhe von 700 km. Es befindet sich in einer sonnensynchronen Umlaufbahn und folgt dem Terminator. Es wird auch als Morgen-Abend-Umlaufbahn bezeichnet und das Raumschiff zeigt immer auf die Nachtseite der Erde. Dies begrenzt die Auswirkung von direktem Sonnenlicht und von der Erde reflektiertem Sonnenlicht auf die Messungen des Raumfahrzeugs.
CHEOPS ist ein ziemlich einfaches Instrument im Herzen. Es handelt sich um einen Teleskoptyp, der als Ritchey-Chretien-Teleskop bezeichnet wird, und eine Öffnung von 32 cm (12 Zoll). Das Teleskop wird passiv auf eine Temperatur von -40 Grad Celsius gekühlt. Das Raumschiff wird von Sonnenkollektoren angetrieben, die auch als Sonnenschutz dienen.
80% der CHEOPS-Beobachtungszeit wird für das CHEOPS-Programm zur garantierten Zeitbeobachtung (GTO) aufgewendet. Das bedeutet, dass es 80% seiner Zeit damit verbringen wird, bekannte Exoplaneten zu untersuchen, was seinen Betrieb sehr effizient macht.
„Durch die Ausrichtung auf bekannte Systeme wissen wir genau, wo und wann wir in den Himmel schauen müssen, um Exoplaneten-Transite sehr effizient zu erfassen“, sagt Willy Benz, CHEOPS-Hauptforscher an der Universität Bern, Schweiz. „Dies ermöglicht es CHEOPS, während des Transits mehrmals zu jedem Stern zurückzukehren und zahlreiche Transite aufzuzeichnen. Dies erhöht die Genauigkeit unserer Messungen und ermöglicht es uns, kleine Planeten in einem ersten Schritt zu charakterisieren - auf der Erde. Größenbereich von bis Neptun. “
Die verbleibenden 20% der Beobachtungszeit werden der breiteren Astronomie zur Verfügung gestellt.
Mehr:
- Pressemitteilung: Cover von CHEOPS Space Telescope Open
- ESA: CHEOPS Wissenschaftsziele
- Space Magazine: Die CHEOPS der ESA wurden gerade gestartet. Wir werden viel mehr über Exoplaneten erfahren
