A nyári tesztek végére kiderült, hogy a Kepler nem képes már visszatérni az eredeti üzemmódjába: a meghibásodott lendkerékben túl nagy súrlódás ébred, és nem képes a finom iránytartást végrehajtani. Ezzel eldőlt, hogy az űrtávcső alvó állapotban marad, amíg egy alternatív programot ki nem dolgoznak a számára. Augusztus elején tette közzé az Ames Kutatóközpontban működő Kepler Project Office a felhívást, mely a két lendkerékkel végezhető tudományos munkára és üzemmódokra várt javaslatokat. A felhívásra végül 42 válasz, ún. white paper érkezett.

kepler_whitepaper_kep1.jpg

 

A Kepler tömegközéppontjának és a nap sugárnyomása középpontjának viszonya. Ha nem esnek a Nappal egzaktul egy vonalba, a sugárnyomás elfordítja a távcsövet a tömegközéppont körül. (Lillie)



A Kepler problémáját az jelenti, hogy két lendkerékkel csak két irányban képes stabilan tartani magát. A Nap sugárzása által kifejtett sugárnyomás a harmadik irányban szép lassan elfordítja. Ez az elfordulás annál kisebb, minél közelebb van a távcső az egyensúlyi helyzethez: a Nap, a sugárnyomás középpontja és a távcső tömegközéppontja egy vonalba esik. Ez azonban egy instabil egyensúlyi állapot, vagyis a távcső ki fog billenni belőle. A másik két irányban négy napig képesek a lendkerekek tartani a helyzetet, majd a hajtóművekkel vissza kell állítani. Lehet gyakrabban, például naponta is igazítani, ekkor a billenés mértéke is kisebb. Viszont a fotometriai pontosság így is, úgy is kisebb lesz.

Bolygók és csillagok

kepler_whitepaper_kep2.jpg

 

Fedésidőpont-változások (transit-timing variation, TTV) a KOI-1426 bolygói esetében (keresztek), és egy távolabbi, nem fedő bolygó által okozott lehetséges változások (zölddel és kékkel határolt tartományok). További mérések, még csökkent pontossággal is, egyértelműen eldönthetnék, melyik a helyes (piros, szimulált mérések). (Fabrycky et al.)


A 42 javaslat között több visszatérő jellegzetességeket is találunk. Az exobolygók természetesen kiemelt hangsúlyt kapnak: létezik javaslat az eredeti Kepler-mező bolygóinak újramérésére és más területeken végzett keresésre is. Az egyik javaslat például azt emelte ki, hogy az ismert bolygórendszerek hosszabb időtartamú észlelésével a kölcsönös perturbációk miatt távolabbi, esetleg nem is fedő bolygókat találhatunk. Több javaslat is azzal küszöböli ki a csökkent pontosságot, hogy a jelet növeli: vörös, barna és fehér törpék körüli bolygókat, liliputi rendszereket keresnének, hiszen halvány csillagok körül kicsi bolygók is mélyebb fedést okoznak.

Egy egzotikusabb javaslat a felszínről detektált mikrolencsézéseket ellenőrizné a Keplerrel: az űrtávcső távolságából kellően megváltozik a nézőpont ahhoz, hogy egész másképp lássuk a lencsézést. Kedvező megfigyelések esetén a mikrolencse-parallaxis mérések segítségével meghatározható a lencséző csillag és bolygó tömege valamint távolsága is. Miután a mikrolencsézés azokra a távoli, a hóhatáron túli bolygókra a legérzékenyebb, melyeket még detektálni is nehéz más módszerekkel, a tömeg- és távolság-mérések jelentősen kitágítanák az exobolygókról szerzett ismereteinket.

kepler_whitepaper_kep5.jpg

 

Mikrolencsézés látványa a Földről és a Kepler nézőpontjából. A csillag (kék/piros) és a bolygó (pontosabban a csillag-bolygó közös gravitációs tere, zöld) által okozott lencsézés is eltér. (Gould & Horne)

A bolygók mellett természetesen a csillagok vizsgálata is nagy hangsúlyt kapott. Többen is javasoltak nyílthalmazokat: mivel a halmaztagok lényegében azonos korúak, fiatalabb és idősebb halmazok vizsgálatával a csillagok fejlődését lehet vizsgálni az évmilliárdokon át. Emellett a közeli nyílthalmazok eléggé szétterülnek az égen ahhoz, hogy a Kepler gyenge szögfelbontása ellenére sem folynának nagyon össze a csillagok képei. Más változócsillagászati javaslatok is születtek: fedéseket mutató, többes csillagrendszerek, hosszúperiódusú változók, barna törpék, aktív csillagok is kiváló célpontok is lehetnek. Távolabbra tekintve három javaslat is aktív galaxismagok illetve blazárok megfigyelését ajánlotta.

Naprendszer

kepler_whitepaper_kep3.jpg

 

A Földről nem látható kisbolygók a kék területre esnek, a Kepler számára tiltott égterületek pedig a pirosakra. A Kepler belátna a Föld "elé", a Nap felé eső területre, egészen a Vénusz pályájáig. (NEOKepler, Stevenson et al.)

A csillagok mellett a Naprendszer objektumait sem felejtették ki a kutatók. Három white paper is földközeli kisbolygók keresésével és megfigyelésével foglalkozik. Van közte megalapozottabb (képkivonásos azonosítás) és elborultabb is: utóbbi egy 15 kW-os infravörös lézerrel világítaná végig azt az égterületet, ahova épp néz az űrtávcső, és ha a lézer közeli kisbolygóba, üstökösbe ütközne, felfénylést látnánk a pozíciójában. Két további dolgozat a Rosetta űrszonda célpontját, a 67P/Churyumov-Gerasimenko üstököst figyelné meg, illetve a Neptunuszon keresne oszcillációkat, mivel a gázbolygóban lényegében ugyanúgy terjedhetnek hanghullámok, mint a csillagokban. A legőrültebb terv címet viszont egy másik javaslat nyerte el, amit nem is névvel, csak fedőnévvel adtak be, és a Föld körüli űrszemetet figyelné meg. Igaz, azt a szerzők is elismerik, hogy ez egy nagyon vad ötlet, és igazából komoly számításokat nem végeztek.

A magyar vonal

A 42-ből kettő javaslatot pedig magyar kutatók jegyeznek: Szabó Róbert illetve jómagam. Az én vezetésemmel írt white paper a triviálisabb megközelítéssel foglalkozik: bár a fotometriai pontosság lecsökkent, van még pár ezer érdekes csillag a területen, ami nagyot profitálhat a hosszabb adatokból: RR Lyrae csillagokban a pulzáció mértékénenk változásait, a Blazskó-effektust szeretnénk tovább követni, mert kellően hosszú adatokból kideríthető, hogy kaotikus-e a jelenség, vagy pedig csak többszörös periodicitású. Fedési kettősöknél, pontosabban többes rendszereknél a fedések időpontjainak változásából hosszabb távú dinamikai hatások, mint az apszisvonal (a pálya pillanatnyi nagytengelye) elfordulása is kimutatható lenne. A terület még mindig tartogat ismeretlen csillagokat: több igen halvány, pulzáló fehér törpét is csak nemrég fedeztek fel, és van, amelyiket már ideje sem volt elkezdeni mérni az űrtávcsőnek.

kepler_whitepaper_kep6.jpg

 

A Kepler-SEP misszió javasolt látómezeje (nagy téglalapok). A zöld pont a déli ekliptikai pólus, a két világosabb folt a Nagy és Kis Magellán-Felhő, a sok kis keret az OGLE-IV távcsövének látómezei és az általuk lefedett terület.


A másik, Szabó Róbert vezette javaslat is változócsillagokra alapoz, ám a Hattyú-Lant határterület helyett délnek fordítanánk a távcsövet, a Nagy Magellán-Felhő mellé, a déli ekliptikai pólus felé. Ez az égterület igen izgalmasnak bizonyulhat a következő évtizedekben: már most is figyeli a földfelszínről az OGLE projekt, és az ekliptikai pólus környéke az a terület, amit a közeljövő űrtávcsövei (mint a Gaia, a TESS, a JWST) folyamatosan elérhetnek az év során. Bár a Kepler elsősorban a több ezernyi magellán-felhőbeli változócsillag megfigyelésére koncentrálna, a program lényegében a TESS előfutára is lenne. De a földi mérésekkel is szoros lenne az együttműködés: mind az OGLE, mind a huszas években megépülő LSST óriástávcső vezetői támogatják ezt a javaslatot.

A végső szót azonban a Kepler irányítói mondják ki, akik szeptember 27-ig állítják össze a 42 white paper alapján a végleges javaslatukat. Nektek melyik tetszene leginkább?

A bejegyzés trackback címe:

http://cydonia.blog.hu/api/trackback/id/tr525508520

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben.

Sigismundus 2013.09.16. 08:26:32

Üdv.
Az utolsó előtti képpel kapcsolatban (Kepler és tiltott zónák) merült fel egy kérdés. Az érthető hogy a Nap irányába nem akarják irányítani a távcsövet, Napba nézni nem egészséges. De a másik iránya, az ellentétes irány az miért van pirossal tiltottnak ábrázolva?

lacalaca · http://cydonia.blog.hu 2013.09.16. 08:44:32

@Sigismundus: a távcső oldalán vannak a napelemek, ha túlságosan elfordul a Napra merőleges iránytól, nem termel elég áramot. Ez eddig nem volt probléma, mert az eredeti látómező messze van az Ekliptikától (Föld pályasík), közel merőleges rá, így csak negyedévente kellett fodulnia a távcső tengelye körül 90 fokot, de végig ugyanoda tudott nézni az égen.

e(x) 2013.10.08. 09:39:14

Elnézést, ha az evidenst kérdezem, de ha egy űreszközért egy évtizedet kell lobbyzni, kétszer-háromszor elkaszálják építés közben - oké, ez szélső eset, de nem áll távol az amerikai valóságtól - akkor ha már egyszer elkészül, miért nem lehet tartósra építeni?

Van olyan szerverem, amelyikben 11 éve látszólag gond nélkül üzemelnek a ventillátorok. Ez is távoli hasonlat, de azért eléggé nehezen hiszem el, hogy nem lehetne megbízhatóbbra építeni a kritikus alkatrészeket, vagy több tartalékot vinni.

e(x) 2013.10.08. 09:45:11

Amúgy kisbolygókeresés, ennek egy normális világban minden nagyhatalomnál fontos nemzetbiztonsági prioritás kellene legyen, szemben az afgán kecskepásztor vadászattal.