Kepler (telescopio)

Para outras páxinas con títulos homónimos véxase: Kepler.

Lanzamento da Kepler.

Kepler é o nome dun telescopio que orbita arredor do Sol na busca de planetas extrasolares, en especial aqueles de tamaño similar á Terra, levando a cabo o que se denomina como "misión Kepler". O lanzamento realizouse na madrugada do día 6 de marzo de 2009 dende Cabo Cañaveral a cargo da NASA, posto en orbita por un foguete modelo Delta II.

O nome deste satélite artificial é un epónimo dedicado ó astrónomo e matemático Johannes Kepler (1571-1630), descubridor do que se coñecen como "as tres leis de Kepler", que describen as características das orbitas planetarias. Os descubrimentos de Kepler só puideron ser posibles grazas á exhaustiva labor na recompilación de datos de Tycho Brahe (1546-1601), tarefa que pretende emular de forma automatizada este telescopio.

Kepler forma parte do "programa Discovery" da NASA; un programa de custo relativamente baixo, enfocado a misións científicas específicas. A construción do telescopio e a súa posta en marcha foi xestionada polo Jet Propulsion Laboratory da NASA, sendo Ball Aerospace responsable do desenvolvemento do sistema de voo e o Centro de Investigación Ames o responsable tanto do desenvolvemento do sistema de terra como das operacións dende decembro de 2009, así coma da análise dos datos científicos.

A duración prevista nun principio era de 3,5 anos; agardábase que a misión rematase a fins do 2012, mais foi ampliada posteriormente ata o 2016. A pretensión era descubrir varios planetas de tamaño similar á Terra orbitando derredor da súa estrela a unha distancia semellante a do noso planeta respecto do Sol. Non obstante, antes desta data, o satélite xa podía detectar planetas cun tamaño meirande á Terra ou que orbitasen máis cerca da súa estrela. Porén a existencia de ruído, máis do estimado inicialmente, fixo necesario que a misión se ampliase por máis tempo para poder cumprir os obxectivos. Prolongándose deste xeito a misión de 2012 ata o 30 de setembro de 2016.

Infortunadamente o satélite artificial avariouse ó ano seguinte. Para que o satélite operase de forma adecuada era necesario que como mínimo 3 dos 4 xiroscopios funcionasen correctamente, podendo deste xeito orientar a nave, mais o 15 de maio de 2013 avariouse un segundo xiroscopio. Durante os meses seguintes intentouse recuperar ao menos un deses dous xiroscopios estragados, pero finalmente o 15 de agosto a NASA anunciou que desistía no intento de reparar algún dos xiroscopios e que considerarían novos obxectivos que se puidesen levar a cabo nas condicións actuais do telescopio.

Mentres a sonda Kepler estivo operativa atopáronse un total de 2.740 posibles candidatos a exoplaneta; xa se confirmaron 114 planetas en 69 sistemas estelares diferentes. En xaneiro de 2013 os astrónomos do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica (CfA) acudiron ós datos obtidos pola sonda Kepler para estimar en "ao menos 17 mil millóns de exoplanetas do tamaño da Terra" que existirían na Vía Láctea.

En maio de 2014 a NASA acorda a ampliación dos obxectivos da misión espacial Kepler, co visto e prace dos seus expertos, para estender a observación cara a outras partes do universo, orientado cara ao descubrimento de novos planetas extrasolares ademais da observación de cúmulos estelares, de estrelas novas e vellas, galaxias activas e supernovas que se situen no plano da elíptica terrestre. Ata o momento estaba apuntando continuamente cara a constelación do Cisne.

Características

Telescopio espacial Kepler.

A sonda espacial ten unhas dimensións de 4,7 m de alto, 2,7 m de diámetro e cun peso de 1.039 kg, sen ter en conta os algo máis de 10 kg de hidracina utilizada como propelente. O telescopio, montado nunha estrutura hexagonal de aluminio, posúe unha área de 10 m² de paneis fotovoltaicos que subministran 1 kw de enerxía eléctrica á nave. A duración estimada da misión era de 3 anos e medio, podendo ser ampliada ata os 6 anos. O custo da operación foi estimado en 600 millóns de dólares ($) e nela traballan 200 científicos.

O satélite foi construído polas empresa LAST e Ball Aerospace & Technologies Corp., que tamén serían as encargadas de controlar a nave dende o centro de investigación da Universidade de Colorado (Estados Unidos). O telescopio esta preparado para analizar parcialmente a información do sensor, recompilada cada 30 segundos, enviando unicamente a información relevante cara a estación de procesamento na Terra; doutro xeito non habería suficiente ancho de banda para transmitir toda a información. Na análise dos datos traballa un equipo de 28 persoas axudados por observacións externas efectuadas polos telescopios Hubble e Spitzer.

Órbita do satélite arredor do Sol.

O lanzamento foi posposto en dúas ocasións, por recortes de presuposto. Durante este proceso substituíuse o sistema xiratorio da antena direccional por outro fixo na estrutura, máis económico. Como consecuencia o satélite perdería capacidade de exploración equivalente a un día por mes.

Malia ser a sonda Kepler un satélite, pois orbita ao redor dun obxecto celeste, non é un satélite artificial da Terra se non que orbita derredor do Sol, nunha órbita elíptica de 372 días a unha distancia do "astro rei" similar á da Terra. Con esta órbita conséguese transmitir os datos cara a Terra evitando a interferencia que puidesen producir diversos corpos celestes sobre a lente. A sonda conta amais con oito propulsores que lle permiten manobrar para cambiar a orientación cando sexa necesario.

Misión

Segundo a propia NASA, "a misión Kepler é a primeira no mundo coa capacidade de detectar realmente planetas análogos á Terra, orbitando estrelas semellantes ó noso Sol, na zona de habitabilidade".

O obxectivo da nave é observar simultaneamente unhas 150.000 estrelas analizando o seu brillo cada 30 minutos para poder detectar o transito de planetas. Empregando para este fin un fotómetro sensible do tipo Schmidt de 0,98 m de apertura e un espello primario de 1,4 m. A súa cámara CCD ofrece unha resolución de 95 millóns de píxeles, a máis potente lanzada ó espazo ata esa data.

A través deste telescopio agardase poder ampliar notablemente o número de planetas extrasolares descubertos ( ata a data do lanzamento era de 337), de tal xeito que ó finalizar a misión se poida dispor dunha estimación máis fiable do número de planetas que existen na nosa galaxia. Este dato é relevante para poder dilucidar se estamos sos no universo.

A misión estadounidense Kepler é o equivalente á misión europea COROT, que lanzou outro satélite semellante, aínda que menos potente, a finais do mes de decembro de 2006. A principal diferenza entre ámbalas dúas misións é que a maior resolución dos instrumentos de Kepler permitirá descubrir planetas moito máis pequenos, de tamaño similar á Terra.

Ampliación da misión Kepler; misión K2

O telescopio espacial Kepler, a finais do ano 2013, a pesar de ter avariado o dispositivo esencial para apuntar con precisión e levar un ano inoperante, aínda se pode empregar para facer observacións astronómicas. A NASA aprobou unha segunda misión Kepler, denominada K2, para continuar na busca de planetas extrasolares amais estender o seu ámbito de traballo a outras areas de investigación astrofísica, coma cúmulos estelares, estrelas xoves e vellas, galaxias activas e supernovas. Mais tendo en conta que o campo de observación cambia, centrándose a partir de agora en rexións estelares da elíptica, e dicir, no plano imaxinario da orbita terrestre arredor do sol; ata o momento estaba apuntando continuamente cara a constelación do Cisne. A área de observación ven determinada polas limitacións actuais do telescopio. A misión K2 ou Second Light foi aprobada o 16 de maio de 2014 tralo informe favorable dos expertos nas misións operativas da NASA.

Catálogo de entrada Kepler

O "catalogo de entrada da Kepler" ou "Kepler Input Catalog" (KIC) é unha base de datos de busca pública de aproximadamente 13,2 millóns de obxectos en estudo proporcionada pola misión Kepler.

Sensibilidade

Calcúlase que se un planeta do tamaño da Terra cruza diante dunha estrela semellante ó Sol a variación de luminosidade da estrela sería de tan só 84 partes por millón. O fotómetro da Kepler é capaz de detectar variacións de 20 partes por millón. Se ó longo de tres anos e medio de misión a sonda capta polo menos tres pequenas flutuacións na mesma estrela, comprobándose que aparecen a intervalos regulares, pódese inferir que existe orbitando arredor desa estrela un planeta.

Situación do sistema solar na Vía Láctea. Alcance da Kepler.

Considerando a probabilidade de que un planeta efectúe un transito visible dende a nosa posición (e dicir, que orbite no mesmo plano que forma a estrela co noso sistema solar), estimase que a sonda atopará a 1 de cada 217 planetas similares á Terra que se encontren en aproximadamente unhas 150.000 estrelas analizadas. En conclusión que se tódalas estrelas tivesen un planeta similar á Terra a sonda atoparía uns 465 exoplanetas. Extrapolando este dato ós resultados que se obteñan será posible estimar o número de planetas semellantes á Terra que hai na galaxia (amais dos planetas máis grandes).

Baseándose nos coñecementos actuais, as previsións calculan que a sonda debería encontrar ao redor de 50 planetas cun tamaño equiparable ó da Terra.

As estrelas analizadas están situadas entre as constelacións do Cisne e de Lira, estando na meirande parte (o 99%) a unha distancia de 600 anos luz. Por outra banda, a sonda non é capaz de discernir planetas situados a máis de 3.000 anos luz, pois a súa luz é demasiado lene.

Logros

Flutuación producida sobre unha estrela polo transito dun planeta.

O primeiro éxito da sonda espacial Kepler consisteu na obtención de detalles sobre a atmosfera dun planeta análogo a Xúpiter pero máis próximo a súa estrela e por tanto máis quente. Estamos a falar do planeta denominado HAT-P-7b, que orbita arredor da estrela HAT-P-7, na constelación do Cisne, a mil anos luz de distancia e que ten unha temperatura de aproximadamente 2.377 °C. O planeta HAT-P-7b xa se coñecía previamente antes de que o telescopio Kepler pousara a súa lente nel, porén as medicións feitas polo sonda revelaron pequenas variacións na súa luz causada polas fases cambiantes do exoplaneta, parecidas as da Lúa. A pesar de que se trata da medición máis precisa obtida xamais para esta estrela, Kepler será aínda máis preciso despois de que remate o desenvolvemento do software para a análise de datos da misión.

O 4 de febreiro de 2010 os científicos que controlan Kepler anunciaron que descubriran 5 novos planetas extrasolares; catro do tipo Xúpiter quente e un do tamaño aproximado de Neptuno (do tipo planetas Neptuno). Debido ó sistema de detección empregado, que require de sucesivos tránsitos, será necesario agardar á finalización da misión para obter descubrimentos relevantes. Malia todo, un equipo que traballa con Kepler anunciou xa cen candidatos potenciais á espera de ser verificados. Esta cifra incrementouse ata os 706 en xuño de 2010, dos cales 400 son candidatos prometedores. Nunha conferencia celebrada ese mesmo mes, Dimitar Sasselov, investigador do proxecto, anunciou que polo menos 60 dos exoplanetas detectados ata o momento terían un tamaño similar ó terrestre (o dobre de tamaño ou menos).

Comparativa entre o tránsito dun planeta analogo a Xúpiter (esquerda) e doutro similar á Terra (dereita) sobre unha estrela do tamaño do Sol.

En decembro de 2011, a NASA anunciou que o número de candidatos detectados ata esa data ascendía ós 2.326. Destes, 207 terían un tamaño parecido á Terra aínda que só un, o Kepler-22b estaba confirmado.

En xaneiro de 2012, científicos da NASA anunciaron que o satélite Kepler encontrara tres planetas diminutos, que non foran detectados ata entón, orbitando derredor dunha estrela. Os planetas foron denominados como KOI-961 e constatouse que o máis pequeno dos dous tiña o tamaño de Marte. John Johnson, líder do equipo de investigación do Instituto de Ciencia Exoplanetaria da NASA, constatou que se trataba do sistema solar máis pequeno atopado ata entón.

Véxase tamén

Outros artigos

• COROT
• Planeta extrasolar
• Zona de habitabilidade

Ligazóns externas

• NASA: Mission Kepler, en inglés.
• NASA: Kepler's Second Light: How K2 Will Work, en inglés.