Hari ini roket Soyuz-STA dengan panggung atas Fregat meluncurkan teleskop ruang angkasa Eropa CHEOPS dari kosmodrom Kourou di Guyana Prancis. Meskipun kita berbicara tentang teleskop kecil, yang tugasnya bahkan bukan untuk mencari planet ekstrasurya, kemungkinan besar akan menemukan banyak objek seperti itu. Kami mencari tahu mengapa ini akan terjadi dan apa yang akan menjadi tugasnya yang lebih penting.
Hari ini roket Soyuz-STA dengan panggung atas Fregat meluncurkan teleskop ruang angkasa Eropa CHEOPS dari kosmodrom Kourou di Guyana Prancis. Meskipun kita berbicara tentang teleskop kecil, yang tugasnya bahkan bukan untuk mencari planet ekstrasurya, kemungkinan besar akan menemukan banyak objek seperti itu. Kami mencari tahu mengapa ini akan terjadi dan apa yang akan menjadi tugasnya yang lebih penting.
Peluncuran CHEOPS menggunakan roket Soyuz-STA dengan upper stage Fregat.
Bagaimana exoplanet dicari
Planet ekstrasurya pertama ditemukan kembali pada tahun 1989 dengan metode kecepatan radial. Esensinya adalah dalam mencari perpindahan periodik bintang, yang sedikit "bergoyang" di tempatnya oleh gravitasi planet-planetnya. Pergeseran bintang terlalu lemah - sulit untuk melihatnya secara langsung. Tapi itu mengubah spektrum foton radiasi darinya, dan ini sudah bisa dilihat pada spektrometer terestrial. Panjang periode "goyangan" tersebut sama dengan periode rotasi planet ekstrasurya di sekitar bintangnya.
Perpindahan bintang selama "goyangan" secara langsung tergantung pada massa planet, jadi metode ini sangat informatif: memungkinkan kita untuk memahami planet mana yang kita temukan - analog Mars (sepuluh kali lebih ringan dari Bumi) atau gas raksasa (ratusan kali lebih berat). Masalah dengan metode ini adalah memerlukan kepekaan peralatan dan pengamatan yang luar biasa dalam kondisi ideal - lebih disukai di luar atmosfer.
Ada cara yang lebih cepat untuk menemukan planet ekstrasurya - transit. Bersamanya, para astronom mengamati piringan bintang yang menarik bagi mereka. Ketika kecerahannya turun secara berkala, itu berarti bahwa beberapa benda melintas di antara bintang dan Bumi. Dengan mengubah luminositas bintang asing, Anda dapat menentukan ukuran planet ekstrasurya yang ditemukan. Dengan metode inilah teleskop ruang angkasa Kepler menemukan lebih dari empat ribu planet lain, pada kenyataannya, menandai awal dari era studi intensif sistem planet lain.
Metode ini juga memiliki keterbatasan: tidak semua sistem planet di Semesta berada pada bidang yang sama dengan kita. Artinya, seringkali sebuah bintang memiliki planet, tetapi mereka tidak pernah melewati antara itu dan Bumi, karena planet yang jauh dan Bumi kita terletak di bidang yang berbeda.
Sangat mudah untuk melihat bahwa, idealnya, akan baik untuk mempelajari exoplanet dengan kedua metode tersebut. Memang: transit memberikan dimensi, dan metode kecepatan radial memberikan diameter benda langit. Mengetahui parameter ini, Anda dapat mengetahui kepadatan benda langit lain. Yaitu, kemungkinan kelayakhuniannya tergantung padanya.
Sebagai contoh, para astronom telah menemukan lusinan planet dalam apa yang disebut zona layak huni, pada jarak sedemikian jauh dari bintang induknya, di mana suhu memungkinkan adanya kehidupan terestrial. Tapi apakah planet-planet ini benar-benar berpenghuni?
Raksasa gas di "zona layak huni" akan terlalu panas: mereka memiliki atmosfer padat dengan efek rumah kaca yang kuat. Planet tanpa atmosfer - seperti Merkurius - akan terlalu dingin: panas tidak akan bertahan lama di permukaannya. Di tata surya, tidak sulit untuk membedakan satu sama lain. Tetapi untuk melakukan ini di sistem lain, Anda perlu mengetahui kepadatannya. Raksasa gas selalu kecil dalam kepadatan, planet padat selalu padat.
Perlombaan Penyempurnaan
Diluncurkan pada 18 Desember 2019 oleh Badan Antariksa Eropa, teleskop ruang angkasa CHEOPS melakukan hal itu. Namanya diuraikan: satelit yang mencirikan exoplanet (Characterising ExOPlanets Satellite). Secara teori, ia seharusnya hanya mengamati transit planet di sekitar bintang, di mana tanda-tanda "bergoyang" telah ditemukan dengan metode kecepatan radial. Artinya, CHEOPS akan memahami apakah planet (dan sistemnya) yang ditemukan sebelumnya dengan metode kecepatan radial berada pada bidang yang sama dengan benda-benda tata surya. Dan jika ternyata demikian, dia akan dapat mengetahui radius planet ekstrasurya tersebut.
Menariknya, para astronom sudah yakin bahwa CHEOPS, meskipun seharusnya tidak menemukan benda baru, menurut ide penciptanya, akan tetap melakukannya. Faktanya adalah bahwa planet-planet jarang ditemukan sendirian. Menurut konsep modern, setiap sistem planet memiliki beberapa planet "nyata" yang besar. Dan metode kecepatan radial menemukan planet-planet dengan sangat sulit (diperlukan akurasi instrumen yang terlalu tinggi untuk ini). Baginya, deteksi sinyal yang andal bahkan dari satu planet di dekat satu bintang adalah sukses besar. Metode transit memungkinkan Anda untuk menemukan semua exoplanet yang lewat antara termasyhur Anda dan kami, sehingga memungkinkan Anda untuk "mengintai" sistem alien dan menemukan planet tambahan di mana mereka masih dikenal utuh.
Berapa banyak planet baru yang dapat ditemukan oleh aparatus dan seberapa banyak hal itu akan memperluas pengetahuan kita tentang yang sudah ditemukan, masih sulit untuk dikatakan. Namun, itu mungkin memiliki fungsi lain: mengubah kandidat menjadi penemuan. Faktanya adalah bahwa teleskop luar angkasa Amerika "Kepler" pada suatu waktu menemukan 20 ribu kandidat untuk planet ekstrasurya, tetapi hanya untuk beberapa ribu ia dapat memperoleh keandalan penemuan yang tinggi. Sisanya tetap berstatus calon, meski di antara mereka ada banyak mayat menarik tergeletak di zona layak huni. Mungkin satelit Eropa yang baru akan memungkinkan untuk mengubah beberapa dari mereka menjadi planet dengan status yang dikonfirmasi.
Kecil tapi signifikan
CHEOPS adalah perangkat kecil, 1,5 x 1,5 x 1,5 meter. Massanya hanya 280 kilogram, dan teleskop berdiameter 0,3 meter. Ini benar-benar sedikit: astronom amatir Rusia menemukan komet Borisov dengan teleskopnya sendiri, yang dua kali lebih besar.
Oleh karena itu, tugas aparatur baru dipilih dengan sangat hati-hati. Dia mengamati dalam kisaran inframerah dekat untuk bintang-bintang yang relatif terang, dan bintang-bintang di mana setidaknya ada satu kandidat planet dengan periode rotasi di sekitar bintangnya tidak lebih dari 50 hari Bumi. Selain itu, kita berbicara secara khusus tentang tubuh seukuran antara Bumi dan Neptunus - yaitu, yang dapat dihuni.
Agar tidak mengganggu cahaya Matahari, CHEOPS akan ditempatkan pada orbit kutub pada ketinggian 700 kilometer - sehingga ruang observatorium mini selalu dekat dengan perbatasan bumi siang dan malam, tetap menjadi naungan planet. Ini sangat penting, karena memungkinkan Anda untuk mengamati objek yang sama (sistem alien) untuk waktu yang lama tanpa periode "pembutaan" oleh Matahari.
Selain itu, perangkat ini dilengkapi dengan sensor yang sangat canggih untuk mengambil gambar - untungnya, bidang teknologi ini telah berjalan jauh dalam sepuluh tahun yang telah berlalu sejak peluncuran Kepler. Karena itu, CHEOPS akan melihat perubahan kurva luminositas planet-planet yang disebabkan oleh "penerangan" atmosfernya oleh bintang induknya. Dan ini akan memungkinkan untuk mengetahui, pertama, apakah planet ini memiliki atmosfer apa pun; kedua, dalam beberapa kasus ketebalannya dan apakah ada awan akan menjadi kurang lebih jelas.
Semua faktor ini sangat penting untuk memahami potensi kelayakhunian. Misalnya, Mars memiliki atmosfer yang tipis, dan awan uap air dan kristal es sangat jarang (belum lama ini mereka percaya bahwa mereka tidak ada sama sekali). Di Bumi, di sisi lain, ada keduanya. Tidak sulit untuk memahami planet mana yang terlihat lebih layak huni jika astronom asing mengamati sistem kita. Artinya, di sini juga, satelit Eropa akan memungkinkan untuk lebih memahami kelayakhunian benda-benda jauh.
Mari kita rangkum. Satelit Eropa baru menunjukkan bahwa dengan keadaan seni saat ini, bahkan kendaraan yang relatif kecil, ringan dan murah dapat memberikan kontribusi besar untuk mempelajari planet yang jauh. Orang hanya bisa menyesali bahwa tidak semua negara siap mengalokasikan jumlah yang sekecil itu untuk mendapatkan hasil yang berarti. Meskipun demikian, generasi baru observatorium luar angkasa menjanjikan pemahaman yang jauh lebih baik tentang sistem planet lain di tahun-tahun mendatang.