Kepler-Weltraumteleskop -Kepler space telescope

Kepler
Kepler im Orbit
Künstlerische Darstellung des Kepler-Teleskops
Missionstyp Weltraumteleskop
Operator NASA  / LASP
COSPAR-ID 2009-011A Bearbeiten Sie dies bei Wikidata
SATCAT -Nr. 34380
Webseite www.nasa.gov/kepler _ _ _
Missionsdauer Geplant: 3,5 Jahre
Endgültig: 9 Jahre, 7 Monate, 23 Tage
Eigenschaften von Raumfahrzeugen
Hersteller Ball Luft- und Raumfahrt & Technologien
Masse starten 1.052,4 kg
Trockenmasse 1.040,7 kg (2.294 Pfund)
Nutzlastmasse 478 kg
Maße 4,7 m × 2,7 m (15,4 Fuß × 8,9 Fuß)
Leistung 1100 Watt
Missionsbeginn
Erscheinungsdatum 7. März 2009, 03:49:57  UTC ( 2009-03-07UTC03:49:57 )
Rakete Delta II (7925-10L)
Startplatz Cape Canaveral SLC-17B
Auftragnehmer United Launch Alliance
Dienst eingetreten 12. Mai 2009, 09:01 UTC
Ende der Mission
Deaktiviert 15. November 2018 ( 2018-11-15 )
Orbitale Parameter
Referenzsystem Heliozentrisch
Regime Erdnachlaufend _
Große Halbachse 1,0133 AU
Exzentrizität 0,036116
Perihelhöhe 0,97671 AE
Höhe des Aphels 1,0499 AE
Neigung 0,4474 Grad
Zeitraum 372,57 Tage
Argument des Perihels 294,04 Grad
Mittlere Anomalie 311,67 Grad
Mittlere Bewegung 0,96626 Grad/Tag
Epoche 1. Januar 2018 ( J2000 : 2458119.5)
Hauptteleskop _
Typ Schmidt
Durchmesser 0,95 m (3,1 Fuß)
Sammelgebiet 0,708 m² ( 7,62 Quadratfuß)
Wellenlängen 430–890 Nanometer
Transponder
Bandbreite X-Band aufwärts: 7,8 Bit/s – 2 kbit/s
X-Band abwärts: 10 Bit/s – 16 kbit/s
K a- Band abwärts: Bis zu 4,3 Mbit/s
Kepler-Logo.svg
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Das Kepler-Weltraumteleskop ist ein stillgelegtes Weltraumteleskop , das 2009 von der NASA gestartet wurde , um erdgroße Planeten zu entdecken, die andere Sterne umkreisen . Die nach dem Astronomen Johannes Kepler benannte Raumsonde wurde in eine erdähnliche heliozentrische Umlaufbahn gebracht . Der Hauptforscher war William J. Borucki . Nach neuneinhalb Jahren Betrieb war der Treibstoff des Reaktionssteuerungssystems des Teleskops erschöpft, und die NASA gab am 30. Oktober 2018 seine Stilllegung bekannt.

Keplers einziges wissenschaftliches Instrument, das entwickelt wurde, um einen Teil der Erdregion der Milchstraße zu vermessen , um erdgroße Exoplaneten in oder in der Nähe von bewohnbaren Zonen zu entdecken und abzuschätzen, wie viele der Milliarden Sterne in der Milchstraße solche Planeten haben, ist Keplers einziges wissenschaftliches Instrument ein Photometer , das kontinuierlich überwacht die Helligkeit von etwa 150.000 Hauptreihensternen in einem festen Sichtfeld. Diese Daten wurden zur Erde übertragen und dann analysiert, um eine periodische Verdunkelung zu erkennen, die durch Exoplaneten verursacht wird, die vor ihrem Wirtsstern kreuzen. Es konnten nur Planeten entdeckt werden, deren Umlaufbahnen von der Erde aus gesehen werden. Kepler beobachtete 530.506 Sterne und entdeckte 2.662 Planeten.

Geschichte

Entwicklung vor der Markteinführung

Das Kepler-Weltraumteleskop war Teil des Discovery-Programms der NASA für relativ kostengünstige wissenschaftliche Missionen. Der Bau und die Inbetriebnahme des Teleskops wurden vom Jet Propulsion Laboratory der NASA geleitet , wobei Ball Aerospace für die Entwicklung des Kepler-Flugsystems verantwortlich war.

Im Januar 2006 verzögerte sich der Start des Projekts aufgrund von Budgetkürzungen und Konsolidierungen bei der NASA um acht Monate. Im März 2006 verzögerte es sich aufgrund steuerlicher Probleme erneut um vier Monate. Zu diesem Zeitpunkt wurde die High-Gain-Antenne von einem kardanisch geführten Design zu einem am Rahmen des Raumfahrzeugs befestigten Design geändert, um Kosten und Komplexität zu reduzieren, was einen Beobachtungstag pro Monat kostet.

Nach dem Start

Das Ames Research Center war seit Dezember 2009 für die Bodensystementwicklung, den Missionsbetrieb und die wissenschaftliche Datenanalyse verantwortlich. Die ursprünglich geplante Lebensdauer betrug 3,5 Jahre, aber ein größer als erwartetes Rauschen in den Daten , sowohl von den Sternen als auch vom Raumschiff, bedeutete, dass zusätzliche Zeit benötigt wurde, um alle Missionsziele zu erreichen. Ursprünglich sollte die Mission im Jahr 2012 bis 2016 verlängert werden, aber am 14. Juli 2012 hörte eines der vier Reaktionsräder des Raumfahrzeugs auf, das zum Ausrichten des Raumfahrzeugs verwendet wurde, und der Abschluss der Mission wäre nur möglich, wenn alle anderen Reaktionsräder zuverlässig geblieben. Dann, am 11. Mai 2013, fiel ein zweites Reaktionsrad aus, was die Sammlung wissenschaftlicher Daten verhinderte und die Fortsetzung der Mission gefährdete.

Am 15. August 2013 gab die NASA bekannt, dass sie den Versuch aufgegeben habe, die beiden ausgefallenen Reaktionsräder zu reparieren. Dies bedeutete, dass die aktuelle Mission geändert werden musste, aber es bedeutete nicht unbedingt das Ende der Planetenjagd. Die NASA hatte die Weltraumwissenschaftsgemeinschaft gebeten, alternative Missionspläne vorzuschlagen, „die möglicherweise eine Suche nach Exoplaneten beinhalten, wobei die verbleibenden zwei guten Reaktionsräder und Triebwerke verwendet werden“. Am 18. November 2013 wurde der K2- Vorschlag "Second Light" gemeldet. Dies würde die Verwendung des deaktivierten Keplers auf eine Weise beinhalten, die bewohnbare Planeten um kleinere, dunklere Rote Zwerge herum erkennen könnte . Am 16. Mai 2014 gab die NASA die Genehmigung der K2-Erweiterung bekannt.

Bis Januar 2015 hatte Kepler und seine Folgebeobachtungen 1.013 bestätigte Exoplaneten in etwa 440 Sternensystemen gefunden , zusammen mit weiteren 3.199 unbestätigten Planetenkandidaten. Vier Planeten wurden durch Keplers K2-Mission bestätigt. Im November 2013 schätzten Astronomen auf der Grundlage von Kepler-Weltraummissionsdaten, dass es bis zu 40 Milliarden felsige, erdgroße Exoplaneten geben könnte, die in den bewohnbaren Zonen sonnenähnlicher Sterne und roter Zwerge innerhalb der Milchstraße kreisen . Es wird geschätzt, dass 11 Milliarden dieser Planeten sonnenähnliche Sterne umkreisen. Der nächste derartige Planet könnte laut den Wissenschaftlern 3,7 Parsec (12  ly ) entfernt sein.

Am 6. Januar 2015 gab die NASA den 1.000. bestätigten Exoplaneten bekannt, der vom Kepler-Weltraumteleskop entdeckt wurde. Es wurde festgestellt, dass vier der neu bestätigten Exoplaneten in bewohnbaren Zonen ihrer verwandten Sterne kreisen : drei der vier, Kepler-438b , Kepler-442b und Kepler-452b , sind fast so groß wie die Erde und wahrscheinlich felsig; der vierte, Kepler-440b , ist eine Super-Erde . Am 10. Mai 2016 verifizierte die NASA 1.284 neue Exoplaneten, die von Kepler gefunden wurden, der bisher größte Einzelfund von Planeten.

Kepler-Daten haben Wissenschaftlern auch geholfen, Supernovae zu beobachten und zu verstehen ; Messungen wurden jede halbe Stunde gesammelt, daher waren die Lichtkurven besonders nützlich für die Untersuchung dieser Art von astronomischen Ereignissen.

Am 30. Oktober 2018, nachdem dem Raumschiff der Treibstoff ausgegangen war, gab die NASA bekannt, dass das Teleskop ausgemustert werde. Das Teleskop wurde am selben Tag abgeschaltet, was das Ende seiner neunjährigen Betriebszeit bedeutete. Kepler beobachtete im Laufe seines Lebens 530.506 Sterne und entdeckte 2.662 Exoplaneten. Eine neuere NASA-Mission, TESS , die 2018 gestartet wurde, setzt die Suche nach Exoplaneten fort.

Design von Raumfahrzeugen

Kepler in der gefährlichen Verarbeitungsanlage von Astrotech
Interaktives 3D-Modell von Kepler
Interaktives 3D-Modell von Kepler

Das Teleskop hat eine Masse von 1.039 Kilogramm (2.291 lb) und enthält eine Schmidt-Kamera mit einer 0,95 Meter (37,4 Zoll) großen vorderen Korrektorplatte (Linse), die einen 1,4 Meter (55 Zoll) großen Primärspiegel zum Zeitpunkt des Starts speist Dies war der größte Spiegel an einem Teleskop außerhalb der Erdumlaufbahn, obwohl das Herschel Space Observatory diesen Titel einige Monate später erhielt. Sein Teleskop hat ein Sichtfeld (FoV) von 115 Grad 2 (etwa 12 Grad Durchmesser) , was ungefähr der Größe einer auf Armeslänge gehaltenen Faust entspricht. Davon sind 105 Grad 2 von wissenschaftlicher Qualität mit weniger als 11 % Vignettierung . Das Photometer hat einen weichen Fokus , um statt scharfer Bilder eine hervorragende Photometrie zu liefern. Das Missionsziel war eine kombinierte differentielle photometrische Genauigkeit (CDPP) von 20 ppm für einen m (V) = 12 sonnenähnlichen Stern für eine 6,5-stündige Integration, obwohl die Beobachtungen dieses Ziel nicht erreichten (siehe Missionsstatus ).

Kamera

Keplers Bildsensor-Array. Das Array ist gekrümmt, um der Petzval-Feldkrümmung Rechnung zu tragen .

Die Brennebene der Kamera des Raumfahrzeugs besteht aus zweiundvierzig 50 × 25 mm (2 × 1 Zoll) CCDs mit jeweils 2200 × 1024 Pixeln und einer Gesamtauflösung von 94,6 Megapixeln , was es zu dieser Zeit zum größten Kamerasystem machte in den Weltraum geschossen. Das Array wurde durch Heatpipes gekühlt, die mit einem externen Radiator verbunden waren. Die CCDs wurden alle 6,5 Sekunden ausgelesen (um die Sättigung zu begrenzen) und an Bord für 58,89 Sekunden für kurze Kadenzziele und 1765,5 Sekunden (29,4 Minuten) für lange Kadenzziele co-addiert. Aufgrund der größeren Bandbreitenanforderungen für erstere wurden diese auf 512 begrenzt, verglichen mit 170.000 für lange Trittfrequenzen. Obwohl Kepler beim Start die höchste Datenrate aller NASA-Missionen hatte, stellten die 29-Minuten-Summen aller 95 Millionen Pixel mehr Daten dar, als gespeichert und zur Erde zurückgeschickt werden konnten. Daher wählte das Wissenschaftsteam die relevanten Pixel vorab aus, die jedem interessierenden Stern zugeordnet sind und sich auf etwa 6 Prozent der Pixel (5,4 Megapixel) belaufen. Die Daten dieser Pixel wurden dann requantisiert, komprimiert und zusammen mit anderen Hilfsdaten im integrierten 16-Gigabyte-Solid-State-Recorder gespeichert. Daten, die gespeichert und heruntergelinkt wurden, umfassen Wissenschaftssterne, P-Mode-Sterne , Verschmieren, Schwarzwert, Hintergrund und Bilder mit vollem Sichtfeld.

Hauptspiegel

Vergleich der Hauptspiegelgrößen für das Kepler-Teleskop und andere bemerkenswerte optische Teleskope.

Der Kepler-Hauptspiegel hat einen Durchmesser von 1,4 Metern. Der vom Glashersteller Corning aus Glas mit ultraniedriger Ausdehnung (ULE) hergestellte Spiegel wurde speziell entwickelt, um nur 14 % der Masse eines Festkörperspiegels derselben Größe zu haben. Um ein Weltraumteleskopsystem mit ausreichender Empfindlichkeit herzustellen, um relativ kleine Planeten zu erkennen, wenn sie vor Sternen vorbeiziehen, war eine Beschichtung mit sehr hohem Reflexionsvermögen auf dem Primärspiegel erforderlich. Unter Verwendung von ionenunterstützter Verdampfung brachte Surface Optics Corp. eine schützende neunschichtige Silberbeschichtung auf, um die Reflexion zu verbessern, und eine dielektrische Interferenzbeschichtung, um die Bildung von Farbzentren und die Absorption von atmosphärischer Feuchtigkeit zu minimieren.

Photometrische Leistung

In Bezug auf die photometrische Leistung funktionierte Kepler gut, viel besser als jedes erdgebundene Teleskop, aber hinter den Designzielen zurück. Das Ziel war eine kombinierte differentielle photometrische Präzision (CDPP) von 20 Teilen pro Million (PPM) auf einem Stern der Stärke 12 für eine 6,5-stündige Integration. Diese Schätzung wurde unter Berücksichtigung von 10 ppm für die Sternvariabilität entwickelt, was ungefähr dem Wert für die Sonne entspricht. Die erzielte Genauigkeit für diese Beobachtung hat je nach Stern und Position auf der Fokusebene einen weiten Bereich mit einem Median von 29 ppm. Der größte Teil des zusätzlichen Rauschens scheint auf eine größer als erwartete Variabilität in den Sternen selbst zurückzuführen zu sein (19,5 ppm im Gegensatz zu den angenommenen 10,0 ppm), der Rest auf instrumentelle Rauschquellen, die etwas größer als vorhergesagt sind.

Da die Abnahme der Helligkeit von einem erdgroßen Planeten, der einen sonnenähnlichen Stern durchquert, so gering ist, nur 80 ppm, bedeutet das erhöhte Rauschen, dass jeder einzelne Transit nur ein 2,7 σ-Ereignis ist, anstatt der beabsichtigten 4 σ. Dies wiederum bedeutet, dass mehr Transite beobachtet werden müssen, um sicher zu sein, dass sie erkannt werden. Wissenschaftliche Schätzungen deuten darauf hin, dass eine Mission von 7 bis 8 Jahren statt der ursprünglich geplanten 3,5 Jahre erforderlich wäre, um alle erdgroßen Transitplaneten zu finden. Am 4. April 2012 wurde die Kepler- Mission für die Verlängerung bis zum Geschäftsjahr 2016 genehmigt, aber dies hing auch davon ab, dass alle verbleibenden Reaktionsräder gesund blieben, was sich als nicht der Fall herausstellte (siehe Probleme mit Reaktionsrädern unten).

Umlaufbahn und Orientierung

Keplers Suchvolumen im Kontext der Milchstraße
Die Bewegung von Kepler relativ zur Erde, die langsam in einer ähnlichen Umlaufbahn von der Erde wegdriftet und im Laufe der Zeit wie eine Spirale aussieht

Kepler umkreist die Sonne , was Erdbedeckungen , Streulicht und Gravitationsstörungen und Drehmomente vermeidet, die einer Erdumlaufbahn innewohnen.

Die NASA hat die Umlaufbahn von Kepler als "Erd-nachlaufend" bezeichnet. Mit einer Umlaufzeit von 372,5 Tagen fällt Kepler langsam weiter hinter die Erde zurück (etwa 16 Millionen Meilen pro Jahr ). Am 1. Mai 2018 betrug die Entfernung von Kepler von der Erde etwa 0,917 AE (137 Millionen km). Das bedeutet, dass Kepler nach etwa 26 Jahren die andere Seite der Sonne erreicht und nach 51 Jahren wieder in die Nachbarschaft der Erde gelangt.

Bis 2013 zeigte das Photometer auf ein Feld in den nördlichen Sternbildern Cygnus , Lyra und Draco , das weit außerhalb der Ebene der Ekliptik liegt , sodass niemals Sonnenlicht in das Photometer eindringt, wenn das Raumschiff umkreist. Dies ist auch die Richtung der Bewegung des Sonnensystems um das Zentrum der Galaxie. Somit sind die von Kepler beobachteten Sterne ungefähr gleich weit vom galaktischen Zentrum entfernt wie das Sonnensystem und auch nahe an der galaktischen Ebene . Diese Tatsache ist wichtig, wenn die Position in der Galaxie mit der Bewohnbarkeit zusammenhängt, wie die Hypothese der Seltenen Erden nahe legt .

Die Ausrichtung wird dreiachsig stabilisiert, indem Rotationen unter Verwendung von Feinführungssensoren erfasst werden, die sich auf der Brennebene des Instruments befinden (anstelle von Gyroskopen mit Geschwindigkeitserfassung, wie sie z. B. bei Hubble verwendet werden ). und Verwendung von Reaktionsrädern und Hydrazin- Triebwerken zur Steuerung der Ausrichtung.

Animation von Keplers Flugbahn
Relativ zur Sonne
Relativ zur Erde
Relativ zu Sonne und Erde
  Kepler  ·   Erde  ·   Sonne

Operationen

Keplers Umlaufbahn. Die Solaranordnung des Teleskops wurde zu Sonnenwenden und Tagundnachtgleichen eingestellt .

Kepler wurde von Boulder, Colorado , aus vom Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP) im Auftrag von Ball Aerospace & Technologies betrieben . Die Solaranlage des Raumfahrzeugs wurde bei Sonnenwende und Tagundnachtgleiche so gedreht, dass sie der Sonne zugewandt war, um die Menge des auf die Solaranlage fallenden Sonnenlichts zu optimieren und den Wärmestrahler in Richtung Weltraum zu richten. Gemeinsam steuern LASP und Ball Aerospace das Raumfahrzeug von einem Mission Operations Center auf dem Forschungscampus der University of Colorado aus . LASP führt die grundlegende Missionsplanung und die anfängliche Sammlung und Verteilung der Wissenschaftsdaten durch. Die anfänglichen Lebenszykluskosten der Mission wurden auf 600 Millionen US-Dollar geschätzt, einschließlich der Finanzierung für 3,5 Jahre Betrieb. Im Jahr 2012 gab die NASA bekannt, dass die Kepler-Mission bis 2016 mit Kosten von etwa 20 Millionen US-Dollar pro Jahr finanziert wird.

Kommunikation

Die NASA kontaktierte das Raumschiff zweimal pro Woche über die X-Band- Kommunikationsverbindung, um Befehls- und Statusaktualisierungen zu erhalten. Der Download wissenschaftlicher Daten erfolgt einmal im Monat über die K a -Band- Verbindung mit einer maximalen Datenübertragungsrate von ca. 550  kB/s . Die Antenne mit hoher Verstärkung ist nicht steuerbar, daher wird die Datenerfassung für einen Tag unterbrochen, um das gesamte Raumfahrzeug und die Antenne mit hoher Verstärkung für die Kommunikation zur Erde neu auszurichten.

Das Kepler-Weltraumteleskop führte an Bord eine eigene Teilanalyse durch und übermittelte nur wissenschaftliche Daten, die für die Mission als notwendig erachtet wurden, um Bandbreite zu sparen.

Datenmanagement

Wissenschaftliche Telemetriedaten, die während des Missionsbetriebs bei LASP gesammelt werden, werden zur Verarbeitung an das Kepler Data Management Center (DMC) gesendet, das sich am Space Telescope Science Institute auf dem Campus der Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland, befindet . Die Wissenschaftsdatentelemetrie wird dekodiert und vom DMC in unkalibrierte Wissenschaftsdatenprodukte im FITS -Format verarbeitet, die dann zur Kalibrierung und abschließenden Verarbeitung an das Science Operations Center (SOC) im NASA Ames Research Center weitergeleitet werden. Das SOC am NASA Ames Research Center (ARC) entwickelt und betreibt die Tools, die zur Verarbeitung wissenschaftlicher Daten zur Verwendung durch das Kepler Science Office (SO) erforderlich sind. Dementsprechend entwickelt das SOC die Pipeline-Datenverarbeitungssoftware basierend auf wissenschaftlichen Algorithmen, die gemeinsam von SO und SOC entwickelt wurden. Während des Betriebs kann das SOC:

  1. Empfängt unkalibrierte Pixeldaten vom DMC
  2. Wendet die Analysealgorithmen an, um kalibrierte Pixel und Lichtkurven für jeden Stern zu erzeugen
  3. Führt Transitsuchen zur Erkennung von Planeten durch (threshold-crossing events, oder TCEs)
  4. Führt eine Datenvalidierung von Kandidatenplaneten durch, indem verschiedene Datenprodukte auf Konsistenz bewertet werden, um falsch positive Erkennungen zu eliminieren

Das SOC wertet auch laufend die photometrische Leistung aus und stellt die Leistungsmetriken dem SO und dem Mission Management Office zur Verfügung. Schließlich entwickelt und pflegt das SOC die wissenschaftlichen Datenbanken des Projekts, einschließlich Katalogen und verarbeiteter Daten. Das SOC gibt schließlich kalibrierte Datenprodukte und wissenschaftliche Ergebnisse zur Langzeitarchivierung und Verteilung an Astronomen auf der ganzen Welt über das Multimission Archive at STScI (MAST) an das DMC zurück.

Ausfall des Reaktionsrads

Am 14. Juli 2012 versagte eines der vier Reaktionsräder , die für die Feinausrichtung des Raumfahrzeugs verwendet wurden. Während Kepler nur drei Reaktionsräder benötigt, um das Teleskop genau auszurichten, würde ein weiterer Fehler dazu führen, dass das Raumfahrzeug nicht mehr auf sein ursprüngliches Feld zielen kann.

Nachdem im Januar 2013 einige Probleme aufgetreten waren, fiel am 11. Mai 2013 ein zweites Reaktionsrad aus, wodurch Keplers Hauptmission beendet wurde. Das Raumschiff wurde in den sicheren Modus versetzt, dann wurde von Juni bis August 2013 eine Reihe von technischen Tests durchgeführt, um zu versuchen, eines der ausgefallenen Räder wiederherzustellen. Am 15. August 2013 wurde entschieden, dass die Räder nicht wiederhergestellt werden konnten, und ein technischer Bericht wurde angefordert, um die verbleibenden Fähigkeiten des Raumfahrzeugs zu bewerten.

Diese Bemühungen führten schließlich dazu, dass die Folgemission „K2“ verschiedene Felder in der Nähe der Ekliptik beobachtete.

Betriebszeitplan

Keplers Start am 7. März 2009
Innendarstellung von Kepler
Eine Illustration von Kepler aus dem Jahr 2004

Im Januar 2006 verzögerte sich der Start des Projekts aufgrund von Budgetkürzungen und Konsolidierungen bei der NASA um acht Monate. Im März 2006 verzögerte es sich aufgrund steuerlicher Probleme erneut um vier Monate. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Antenne mit hoher Verstärkung von einem kardanischen Design zu einem am Rahmen des Raumfahrzeugs befestigten Design geändert, um Kosten und Komplexität zu reduzieren, was einen Beobachtungstag pro Monat kostet.

Das Kepler-Observatorium wurde am 7. März 2009 um 03:49:57 UTC an Bord einer Delta-II- Rakete von der Cape Canaveral Air Force Station in Florida gestartet. Der Start war ein Erfolg und alle drei Phasen wurden um 04:55 UTC abgeschlossen. Die Abdeckung des Teleskops wurde am 7. April 2009 abgeworfen, und am nächsten Tag wurden die ersten Lichtbilder aufgenommen.

Am 20. April 2009 wurde bekannt gegeben, dass das Kepler-Wissenschaftsteam zu dem Schluss gekommen war, dass eine weitere Verfeinerung des Fokus den wissenschaftlichen Ertrag dramatisch steigern würde. Am 23. April 2009 wurde bekannt gegeben, dass der Fokus erfolgreich optimiert wurde, indem der Primärspiegel um 40  Mikrometer (1,6 Tausendstel Zoll) in Richtung der Brennebene bewegt und der Primärspiegel um 0,0072 Grad geneigt wurde.

Am 13. Mai 2009 um 00:01 UTC beendete Kepler erfolgreich seine Inbetriebnahmephase und begann mit der Suche nach Planeten um andere Sterne.

Am 19. Juni 2009 schickte das Raumschiff erfolgreich seine ersten wissenschaftlichen Daten zur Erde. Es wurde festgestellt, dass Kepler am 15. Juni in den abgesicherten Modus gewechselt war. Ein zweites Ereignis im abgesicherten Modus trat am 2. Juli auf. In beiden Fällen wurde das Ereignis durch einen Prozessor-Reset ausgelöst . Das Raumschiff nahm am 3. Juli den normalen Betrieb wieder auf und die seit dem 19. Juni gesammelten wissenschaftlichen Daten wurden an diesem Tag heruntergelinkt. Am 14. Oktober 2009 wurde festgestellt, dass die Ursache für diese Sicherheitsvorfälle ein Niederspannungsnetzteil war, das den RAD750- Prozessor mit Strom versorgt . Am 12. Januar 2010 übertrug ein Teil der Brennebene anomale Daten, was auf ein Problem mit dem MOD-3-Modul der Brennebene hindeutete, das zwei von Keplers 42 CCDs abdeckte . Ab Oktober 2010 wurde das Modul als "nicht bestanden" bezeichnet, aber die Abdeckung übertraf immer noch die wissenschaftlichen Ziele.

Kepler hat ungefähr einmal im Monat ungefähr zwölf Gigabyte an Daten heruntergelinkt – ein Beispiel für einen solchen Downlink war am 22. und 23. November 2010.

Sichtfeld

Diagramm von Keplers Untersuchungsgebiet mit Himmelskoordinaten

Kepler hat ein festes Sichtfeld (FOV) gegen den Himmel. Das Diagramm rechts zeigt die Himmelskoordinaten und wo sich die Detektorfelder befinden, zusammen mit den Positionen einiger heller Sterne mit dem himmlischen Norden in der oberen linken Ecke. Die Missionswebsite verfügt über einen Rechner, der bestimmt, ob ein bestimmtes Objekt in das FOV fällt und wenn ja, wo es im Ausgangsdatenstrom des Fotodetektors erscheint. Daten zu Exoplaneten-Kandidaten werden an das Kepler-Follow-up-Programm oder KFOP übermittelt , um Folgebeobachtungen durchzuführen.

Das Sichtfeld des Photometers in den Sternbildern Cygnus , Lyra und Draco

Keplers Sichtfeld umfasst 115 Quadratgrad , etwa 0,25 Prozent des Himmels oder „etwa zwei Kugeln des Großen Wagens“. Somit wären etwa 400 Kepler-ähnliche Teleskope erforderlich, um den gesamten Himmel abzudecken. Das Kepler-Feld enthält Teile der Sternbilder Cygnus , Lyra und Draco .

Das nächstgelegene Sternensystem in Keplers Sichtfeld ist das trinäre Sternensystem Gliese 1245 , 15 Lichtjahre von der Sonne entfernt. Der Braune Zwerg WISE J2000+3629, 22,8 ± 1 Lichtjahre von der Sonne entfernt, befindet sich ebenfalls im Sichtfeld, ist jedoch für Kepler unsichtbar, da er hauptsächlich Licht im Infrarotbereich emittiert.

Ziele und Methoden

Das wissenschaftliche Ziel des Kepler-Weltraumteleskops war die Erforschung der Struktur und Vielfalt von Planetensystemen . Dieses Raumschiff beobachtet eine große Auswahl an Sternen, um mehrere wichtige Ziele zu erreichen:

  • Um zu bestimmen, wie viele erdgroße und größere Planeten sich in oder in der Nähe der bewohnbaren Zone (oft als „Goldilocks-Planeten“ bezeichnet) einer Vielzahl von Spektraltypen von Sternen befinden.
  • Um den Bereich der Größe und Form der Umlaufbahnen dieser Planeten zu bestimmen.
  • Abschätzen, wie viele Planeten es in Mehrsternsystemen gibt.
  • Bestimmung des Bereichs von Umlaufbahngröße, Helligkeit, Größe, Masse und Dichte von kurzperiodischen Riesenplaneten.
  • Weitere Mitglieder jedes entdeckten Planetensystems mit anderen Techniken zu identifizieren.
  • Bestimmen Sie die Eigenschaften der Sterne, die Planetensysteme beherbergen.

Die meisten der zuvor von anderen Projekten entdeckten Exoplaneten waren Riesenplaneten , meist so groß wie Jupiter und größer. Kepler wurde entwickelt, um nach Planeten zu suchen, die 30- bis 600-mal weniger massereich sind und näher an der Größenordnung der Erdmasse liegen (Jupiter ist 318-mal massereicher als die Erde). Die verwendete Methode, die Transitmethode , beinhaltet die Beobachtung des wiederholten Transits von Planeten vor ihren Sternen, was eine leichte Verringerung der scheinbaren Helligkeit des Sterns in der Größenordnung von 0,01 % für einen erdgroßen Planeten verursacht. Der Grad dieser Helligkeitsabnahme kann verwendet werden, um den Durchmesser des Planeten abzuleiten, und das Intervall zwischen den Transiten kann verwendet werden, um die Umlaufzeit des Planeten abzuleiten, aus der Schätzungen seiner großen Halbachse der Umlaufbahn (unter Verwendung der Kepler- Gesetze ) und seiner Temperatur (unter Verwendung von Modellen der Sternstrahlung) berechnet werden.

Die Wahrscheinlichkeit, dass sich eine zufällige Planetenbahn entlang der Sichtlinie zu einem Stern befindet, ist der Durchmesser des Sterns dividiert durch den Durchmesser der Umlaufbahn. Für einen erdgroßen Planeten bei 1  AE , der einen sonnenähnlichen Stern durchquert, beträgt die Wahrscheinlichkeit 0,47 % oder etwa 1 zu 210. Für einen Planeten wie die Venus, der einen sonnenähnlichen Stern umkreist, ist die Wahrscheinlichkeit mit 0,65 % etwas höher; Wenn der Wirtsstern mehrere Planeten hat, ist die Wahrscheinlichkeit zusätzlicher Entdeckungen höher als die Wahrscheinlichkeit einer anfänglichen Entdeckung unter der Annahme, dass Planeten in einem bestimmten System dazu neigen, in ähnlichen Ebenen zu kreisen – eine Annahme, die mit aktuellen Modellen der Planetensystembildung übereinstimmt. Wenn beispielsweise eine Kepler -ähnliche Mission, die von Außerirdischen durchgeführt wird, beobachtet, wie die Erde die Sonne durchquert, besteht eine Wahrscheinlichkeit von 7 %, dass sie auch die Venus durchqueren sieht.

Keplers Sichtfeld von 115 Grad 2 gibt ihm eine viel höhere Wahrscheinlichkeit, erdgroße Planeten zu entdecken als das Hubble-Weltraumteleskop , das ein Sichtfeld von nur 10 Quadratbogenminuten hat . Darüber hinaus widmet sich Kepler der Erkennung von Planetentransiten, während das Hubble-Weltraumteleskop verwendet wird, um eine breite Palette wissenschaftlicher Fragen zu beantworten, und selten kontinuierlich nur ein Sternenfeld betrachtet. Von den rund einer halben Million Sternen in Keplers Sichtfeld wurden rund 150.000 Sterne zur Beobachtung ausgewählt. Mehr als 90.000 sind G-Sterne auf oder in der Nähe der Hauptreihe . Daher wurde Kepler so konzipiert, dass es für Wellenlängen von 400–865 nm empfindlich ist, wo die Helligkeit dieser Sterne ihren Höhepunkt erreicht. Die meisten der von Kepler beobachteten Sterne haben eine scheinbare visuelle Helligkeit zwischen 14 und 16, aber die hellsten beobachteten Sterne haben eine scheinbare visuelle Helligkeit von 8 oder weniger. Von den meisten Planetenkandidaten wurde ursprünglich nicht erwartet, dass sie bestätigt werden, da sie für Folgebeobachtungen zu schwach sind. Alle ausgewählten Sterne werden gleichzeitig beobachtet, wobei das Raumschiff alle 30 Minuten Variationen ihrer Helligkeit misst. Dies bietet eine bessere Chance, einen Transit zu sehen. Die Mission wurde entwickelt, um die Wahrscheinlichkeit zu maximieren, Planeten zu entdecken, die andere Sterne umkreisen.

Da Kepler mindestens drei Transite beobachten muss, um zu bestätigen, dass die Verdunkelung eines Sterns durch einen vorbeiziehenden Planeten verursacht wurde, und weil größere Planeten ein Signal geben, das leichter zu überprüfen ist, erwarteten die Wissenschaftler, dass die ersten berichteten Ergebnisse größere Planeten in Jupitergröße sein würden enge Umlaufbahnen. Die ersten davon wurden nach nur wenigen Betriebsmonaten gemeldet. Kleinere Planeten und Planeten, die weiter von ihrer Sonne entfernt sind, würden länger dauern, und die Entdeckung von Planeten, die mit der Erde vergleichbar sind, sollte drei Jahre oder länger dauern.

Die von Kepler gesammelten Daten werden auch zur Untersuchung variabler Sterne verschiedener Typen und zur Durchführung der Asteroseismologie verwendet , insbesondere bei Sternen, die sonnenähnliche Schwingungen zeigen .

Planetenfindungsprozess

Planetenkandidaten finden

Künstlerische Darstellung von Kepler

Sobald Kepler die Daten gesammelt und zurückgesendet hat, werden rohe Lichtkurven konstruiert. Die Helligkeitswerte werden dann angepasst, um die Helligkeitsvariationen aufgrund der Rotation des Raumfahrzeugs zu berücksichtigen. Der nächste Schritt besteht darin, Lichtkurven in eine leichter beobachtbare Form zu verarbeiten (zu falten) und die Software Signale auswählen zu lassen, die potenziell transitartig erscheinen. An diesem Punkt wird jedes Signal, das potenziell transitähnliche Merkmale aufweist, als Schwellenüberschreitungsereignis bezeichnet. Diese Signale werden einzeln in zwei Inspektionsrunden geprüft, wobei die erste Runde nur wenige Sekunden pro Ziel dauert. Diese Inspektion eliminiert fälschlicherweise ausgewählte Nicht-Signale, Signale, die durch Instrumentenrauschen verursacht werden, und offensichtliche verdunkelnde Binärdateien.

Schwellenüberschreitende Ereignisse, die diese Tests bestehen, werden Kepler Objects of Interest (KOI) genannt, erhalten eine KOI-Bezeichnung und werden archiviert. KOIs werden in einem als Disposition bezeichneten Prozess gründlicher geprüft. Diejenigen, die die Disposition bestehen, werden Kepler-Planetenkandidaten genannt. Das KOI-Archiv ist nicht statisch, was bedeutet, dass ein Kepler-Kandidat bei weiterer Überprüfung in der Falsch-Positiv-Liste landen könnte. Fälschlicherweise als False Positives eingestufte KOIs wiederum könnten wieder in der Kandidatenliste landen.

Nicht alle Planetenkandidaten durchlaufen diesen Prozess. Zirkumbinäre Planeten zeigen keine streng periodischen Transite und müssen mit anderen Methoden untersucht werden. Darüber hinaus verwenden Drittforscher verschiedene Datenverarbeitungsmethoden oder suchen sogar nach Planetenkandidaten aus den unverarbeiteten Lichtkurvendaten. Infolgedessen fehlt diesen Planeten möglicherweise die KOI-Bezeichnung.

Planetenkandidaten bestätigen

Kepler-Mission – neue Kandidaten für Exoplaneten – Stand: 19. Juni 2017.

Sind aus Kepler-Daten geeignete Kandidaten gefunden, gilt es, mit Folgetests falsch positive Ergebnisse auszuschließen.

Normalerweise werden Kepler-Kandidaten einzeln mit fortschrittlicheren bodengestützten Teleskopen abgebildet, um Hintergrundobjekte aufzulösen, die die Helligkeitssignatur des Transitsignals verunreinigen könnten. Eine andere Methode, um Planetenkandidaten auszuschließen, ist die Astrometrie , für die Kepler gute Daten sammeln kann, obwohl dies kein Designziel war. Während Kepler mit dieser Methode keine Objekte mit planetarer Masse erkennen kann, kann sie verwendet werden, um festzustellen, ob der Transit von einem Objekt mit stellarer Masse verursacht wurde.

Durch andere Erkennungsmethoden

Es gibt einige verschiedene Exoplaneten-Erkennungsmethoden, die helfen, Fehlalarme auszuschließen, indem sie weitere Beweise dafür liefern, dass ein Kandidat ein echter Planet ist. Eine der Methoden, Doppler-Spektroskopie genannt , erfordert Folgebeobachtungen von bodengestützten Teleskopen. Diese Methode funktioniert gut, wenn der Planet massereich ist oder sich um einen relativ hellen Stern befindet. Während aktuelle Spektrographen nicht ausreichen, um Planetenkandidaten mit geringer Masse um relativ schwache Sterne zu bestätigen, kann diese Methode verwendet werden, um zusätzliche massereiche Planetenkandidaten ohne Transit um Zielsterne zu entdecken.

Ein von Kepler aufgenommenes Foto mit zwei hervorgehobenen Punkten von Interesse. Himmlischer Norden ist in Richtung der unteren linken Ecke.

In multiplanetaren Systemen können Planeten oft durch zeitliche Variationen des Transits bestätigt werden , indem die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Transits betrachtet wird, die variieren kann, wenn Planeten durch die Gravitation voneinander gestört werden. Dies hilft, relativ massearme Planeten zu bestätigen, selbst wenn der Stern relativ weit entfernt ist. Variationen des Transit-Timings weisen darauf hin, dass zwei oder mehr Planeten zu demselben Planetensystem gehören. Es gibt sogar Fälle, in denen auf diese Weise auch ein nicht-transitierender Planet entdeckt wird.

Zirkumbinäre Planeten zeigen viel größere Transit-Timing-Variationen zwischen Transits als Planeten, die durch andere Planeten gravitativ gestört werden. Ihre Transitdauerzeiten variieren ebenfalls erheblich. Transitzeit- und Dauervariationen für zirkumbinäre Planeten werden eher durch die Umlaufbahnbewegung der Wirtssterne als durch andere Planeten verursacht. Außerdem kann es, wenn der Planet massiv genug ist, zu geringfügigen Schwankungen der Umlaufzeiten der Wirtssterne kommen. Obwohl es aufgrund ihrer nicht periodischen Transite schwieriger ist, zirkumbinäre Planeten zu finden, ist es viel einfacher, sie zu bestätigen, da die zeitlichen Muster von Transiten nicht von einem verdunkelnden Doppelsternsystem oder einem Hintergrundsternsystem nachgeahmt werden können.

Zusätzlich zu Transiten unterliegen Planeten, die ihre Sterne umkreisen, Schwankungen durch reflektiertes Licht – wie der Mond durchlaufen sie Phasen von voll bis neu und wieder zurück. Da Kepler den Planeten nicht vom Stern trennen kann, sieht er nur das kombinierte Licht, und die Helligkeit des Wirtssterns scheint sich bei jeder Umlaufbahn periodisch zu ändern. Obwohl der Effekt gering ist – die photometrische Genauigkeit, die erforderlich ist, um einen nahen Riesenplaneten zu sehen, ist ungefähr die gleiche, wie um einen erdgroßen Planeten zu erkennen, der einen sonnenähnlichen Stern passiert –, jupitergroße Planeten mit einer Umlaufzeit von wenigen Tage oder weniger sind mit empfindlichen Weltraumteleskopen wie Kepler nachweisbar. Auf lange Sicht kann diese Methode dazu beitragen, mehr Planeten zu finden als die Transitmethode, da die Variation des reflektierten Lichts mit der Umlaufphase weitgehend unabhängig von der Umlaufbahnneigung des Planeten ist und nicht erfordert, dass der Planet vor der Scheibe des Sterns vorbeigeht . Darüber hinaus ist die Phasenfunktion eines Riesenplaneten auch eine Funktion seiner thermischen Eigenschaften und seiner Atmosphäre, falls vorhanden. Daher kann die Phasenkurve andere Planeteneigenschaften einschränken, wie beispielsweise die Partikelgrößenverteilung der atmosphärischen Partikel.

Die photometrische Genauigkeit von Kepler ist oft hoch genug, um die Helligkeitsänderungen eines Sterns zu beobachten, die durch Dopplerstrahlen oder die Verformung eines Sterns durch einen Begleiter verursacht werden. Diese können manchmal verwendet werden, um heiße Jupiterkandidaten als Fehlalarme auszuschließen, die von einem Stern oder einem Braunen Zwerg verursacht werden, wenn diese Effekte zu auffällig sind. Es gibt jedoch einige Fälle, in denen solche Effekte sogar von planetarischen Begleitern wie TrES-2b entdeckt werden .

Durch Validierung

Wenn ein Planet nicht durch mindestens eine der anderen Erkennungsmethoden erkannt werden kann, kann dies bestätigt werden, indem bestimmt wird, ob die Wahrscheinlichkeit, dass ein Kepler-Kandidat ein echter Planet ist, signifikant größer ist als alle falsch-positiven Szenarien zusammen. Eine der ersten Methoden bestand darin, zu prüfen, ob andere Teleskope den Transit ebenfalls sehen können. Der erste Planet, der durch diese Methode bestätigt wurde, war Kepler-22b , der auch mit einem Spitzer-Weltraumteleskop beobachtet wurde, zusätzlich zur Analyse anderer falsch-positiver Möglichkeiten. Eine solche Bestätigung ist kostspielig, da kleine Planeten im Allgemeinen nur mit Weltraumteleskopen entdeckt werden können.

Im Jahr 2014 wurde eine neue Bestätigungsmethode namens "Validation by Multiplicity" angekündigt. Von den zuvor durch verschiedene Methoden bestätigten Planeten wurde festgestellt, dass Planeten in den meisten Planetensystemen in einer relativ flachen Ebene umkreisen, ähnlich den Planeten im Sonnensystem. Das heißt, wenn ein Stern mehrere Planetenkandidaten hat, handelt es sich sehr wahrscheinlich um ein echtes Planetensystem. Transitsignale müssen noch mehrere Kriterien erfüllen, die falsch-positive Szenarien ausschließen. Zum Beispiel muss es ein beträchtliches Signal-Rausch-Verhältnis haben, es muss mindestens drei beobachtete Transite haben, die Umlaufbahnstabilität dieser Systeme muss stabil sein und die Transitkurve muss eine Form haben, die teilweise verdunkelnde Doppelsterne das Transitsignal nicht nachahmen können . Darüber hinaus muss seine Umlaufzeit 1,6 Tage oder länger betragen, um häufige Fehlalarme auszuschließen, die durch verdunkelnde Binärdateien verursacht werden. Die Validierung durch die Multiplizitätsmethode ist sehr effizient und ermöglicht es, Hunderte von Kepler-Kandidaten in relativ kurzer Zeit zu bestätigen.

Es wurde eine neue Validierungsmethode unter Verwendung eines Tools namens PASTIS entwickelt. Es macht es möglich, einen Planeten zu bestätigen, selbst wenn nur ein einziges Kandidatentransitereignis für den Wirtsstern entdeckt wurde. Ein Nachteil dieses Tools ist, dass es ein relativ hohes Signal-Rausch-Verhältnis von Kepler- Daten erfordert, sodass es hauptsächlich nur größere Planeten oder Planeten um ruhige und relativ helle Sterne bestätigen kann. Derzeit ist die Analyse von Kepler-Kandidaten durch diese Methode im Gange. PASTIS war erstmals erfolgreich bei der Validierung des Planeten Kepler-420b.

Missionsergebnisse

Ausschnitt aus Keplers Aufnahme des untersuchten Gebiets mit dem offenen Sternhaufen NGC 6791 . Himmlischer Norden ist in Richtung der unteren linken Ecke.
Detail von Keplers Bild des untersuchten Gebiets. Die Position von TrES-2b innerhalb dieses Bildes ist gezeigt. Himmlischer Norden ist in Richtung der unteren linken Ecke.

Das Kepler-Weltraumteleskop war von 2009 bis 2013 im aktiven Betrieb, wobei die ersten Hauptergebnisse am 4. Januar 2010 bekannt gegeben wurden. Wie erwartet waren die ersten Entdeckungen alle kurzperiodische Planeten. Im weiteren Verlauf der Mission wurden weitere längerfristige Kandidaten gefunden. Bis November 2018 hat Kepler 5.011 Exoplanetenkandidaten und 2.662 bestätigte Exoplaneten entdeckt. Bis August 2022 müssen noch 2.056 Exoplaneten-Kandidaten bestätigt werden, und 2.711 sind jetzt bestätigte Exoplaneten.

2009

Die NASA hielt am 6. August 2009 eine Pressekonferenz ab, um frühe wissenschaftliche Ergebnisse der Kepler-Mission zu diskutieren. Bei dieser Pressekonferenz wurde bekannt, dass Kepler die Existenz des zuvor bekannten Transit-Exoplaneten HAT-P-7b bestätigt hatte und gut funktionierte genug, um erdgroße Planeten zu entdecken.

Da Keplers Erkennung von Planeten davon abhängt, sehr kleine Helligkeitsänderungen zu sehen, sind Sterne, die von sich aus in ihrer Helligkeit variieren ( veränderliche Sterne ), bei dieser Suche nicht nützlich. Aus den Daten der ersten Monate haben Kepler-Wissenschaftler festgestellt, dass etwa 7.500 Sterne aus der ursprünglichen Zielliste solche variablen Sterne sind. Diese wurden aus der Zielliste gestrichen und durch neue Kandidaten ersetzt. Am 4. November 2009 veröffentlichte das Kepler-Projekt öffentlich die Lichtkurven der abgefallenen Sterne. Der erste von Kepler beobachtete neue Planetenkandidat wurde ursprünglich aufgrund von Unsicherheiten in der Masse seines Muttersterns als falsch positiv markiert. Es wurde jedoch zehn Jahre später bestätigt und trägt jetzt die Bezeichnung Kepler-1658b .

Die Daten der ersten sechs Wochen enthüllten fünf zuvor unbekannte Planeten, die alle sehr nahe an ihren Sternen liegen. Zu den bemerkenswerten Ergebnissen gehören einer der Planeten mit der geringsten Dichte, die bisher gefunden wurden, zwei massearme Weiße Zwerge , von denen ursprünglich berichtet wurde, dass sie Mitglieder einer neuen Klasse stellarer Objekte sind, und Kepler-16b , ein gut charakterisierter Planet, der einen Doppelstern umkreist.

2010

Am 15. Juni 2010 veröffentlichte die Kepler-Mission Daten zu allen bis auf 400 der etwa 156.000 planetaren Zielsterne für die Öffentlichkeit. 706 Ziele aus diesem ersten Datensatz haben realisierbare Exoplanetenkandidaten mit Größen, die von so klein wie die Erde bis zu größer als Jupiter reichen. Die Identität und Eigenschaften von 306 der 706 Ziele wurden angegeben. Zu den freigegebenen Zielen gehörten fünf Kandidaten für Mehrplanetensysteme, darunter sechs zusätzliche Exoplaneten-Kandidaten. Für die meisten Kandidaten standen nur Daten von 33,5 Tagen zur Verfügung. Die NASA kündigte auch an, dass Daten für weitere 400 Kandidaten zurückgehalten würden, damit Mitglieder des Kepler- Teams Folgebeobachtungen durchführen könnten. Die Daten für diese Kandidaten wurden am 2. Februar 2011 veröffentlicht. (Siehe die Kepler- Ergebnisse für 2011 unten.)

Die Kepler-Ergebnisse, basierend auf den Kandidaten in der 2010 veröffentlichten Liste, implizierten, dass die meisten Kandidatenplaneten einen Radius haben, der weniger als halb so groß ist wie der von Jupiter. Die Ergebnisse implizieren auch, dass kleine Kandidatenplaneten mit Perioden von weniger als 30 Tagen viel häufiger vorkommen als große Kandidatenplaneten mit Perioden von weniger als 30 Tagen und dass die bodengestützten Entdeckungen den großen Schwanz der Größenverteilung beproben. Dies widersprach älteren Theorien, die nahelegten, dass kleine und erdgroße Planeten relativ selten vorkommen würden. Basierend auf Extrapolationen aus den Kepler- Daten kann eine Schätzung von etwa 100 Millionen bewohnbaren Planeten in der Milchstraße realistisch sein. Einige Medienberichte des TED-Talks haben zu dem Missverständnis geführt, Kepler habe diese Planeten tatsächlich gefunden. Dies wurde in einem Schreiben an den Direktor des NASA Ames Research Center für den Kepler Science Council vom 2. August 2010 klargestellt: „Die Analyse der aktuellen Kepler-Daten unterstützt nicht die Behauptung, dass Kepler irgendwelche erdähnlichen Planeten gefunden hat. "

Im Jahr 2010 identifizierte Kepler zwei Systeme mit Objekten, die kleiner und heißer als ihre Muttersterne sind: KOI 74 und KOI 81 . Bei diesen Objekten handelt es sich wahrscheinlich um massearme Weiße Zwerge , die durch frühere Episoden von Stoffaustausch in ihren Systemen entstanden sind.

2011

Ein Größenvergleich der Exoplaneten Kepler-20e und Kepler-20f mit Venus und Erde

Am 2. Februar 2011 gab das Kepler-Team die Ergebnisse der Analyse der Daten bekannt, die zwischen dem 2. Mai und dem 16. September 2009 aufgenommen wurden. Sie fanden 1235 Planetenkandidaten, die 997 Wirtssterne umkreisen. (Die folgenden Zahlen gehen davon aus, dass die Kandidaten wirklich Planeten sind, obwohl die offiziellen Zeitungen sie nur als Kandidaten bezeichneten. Unabhängige Analysen zeigten, dass mindestens 90 % von ihnen echte Planeten und keine Fehlalarme sind). 68 Planeten waren ungefähr erdgroß, 288 supererdgroß , 662 neptungroß, 165 jupitergroß und 19 bis zu doppelt so groß wie Jupiter. Im Gegensatz zu früheren Arbeiten sind ungefähr 74 % der Planeten kleiner als Neptun, was höchstwahrscheinlich darauf zurückzuführen ist, dass frühere Arbeiten große Planeten leichter finden als kleinere.

Die am 2. Februar 2011 veröffentlichten 1235 Exoplaneten-Kandidaten enthielten 54, die sich möglicherweise in der „ bewohnbaren Zone “ befinden , darunter fünf, die weniger als doppelt so groß wie die Erde sind. Es gab bisher nur zwei Planeten, von denen angenommen wurde, dass sie sich in der „bewohnbaren Zone“ befinden, so dass diese neuen Erkenntnisse eine enorme Erweiterung der potenziellen Anzahl von „Goldlöckchen-Planeten“ (Planeten mit der richtigen Temperatur, um flüssiges Wasser zu unterstützen) darstellen. Alle bisher gefundenen Kandidaten für bewohnbare Zonen umkreisen Sterne, die deutlich kleiner und kühler als die Sonne sind (bewohnbare Kandidaten um sonnenähnliche Sterne werden mehrere zusätzliche Jahre benötigen, um die drei für die Erkennung erforderlichen Transite zu akkumulieren). Von allen neuen Planetenkandidaten sind 68 125 % der Größe der Erde oder kleiner oder kleiner als alle zuvor entdeckten Exoplaneten. „Erdgröße“ und „Super-Erdgröße“ ist definiert als „weniger als oder gleich 2 Erdradien (Re)“ [(oder Rp ≤ 2,0 Re) – Tabelle 5]. Sechs solcher Planetenkandidaten [nämlich: KOI 326.01 (Rp=0.85), KOI 701.03 (Rp=1.73), KOI 268.01 (Rp=1.75), KOI 1026.01 (Rp=1.77), KOI 854.01 (Rp=1.91), KOI 70.03 ( Rp=1,96) – Tabelle 6] befinden sich in der „bewohnbaren Zone“. Eine neuere Studie ergab, dass einer dieser Kandidaten (KOI 326.01) tatsächlich viel größer und heißer ist als zuerst berichtet.

Die Häufigkeit von Planetenbeobachtungen war bei Exoplaneten, die zwei- bis dreimal so groß waren wie die Erde, am höchsten und nahm dann umgekehrt proportional zur Fläche des Planeten ab. Die beste Schätzung (Stand März 2011) nach Berücksichtigung von Beobachtungsfehlern war: 5,4 % der Sterne beherbergen erdgroße Kandidaten, 6,8 % beherbergen supererdgroße Kandidaten, 19,3 % beherbergen Neptun-große Kandidaten und 2,55 % Wirt Jupiter-große oder größere Kandidaten. Mehrplanetensysteme sind üblich; 17 % der Wirtssterne haben Systeme mit mehreren Kandidaten, und 33,9 % aller Planeten befinden sich in Systemen mit mehreren Planeten.

Bis zum 5. Dezember 2011 gab das Kepler-Team bekannt, dass es 2.326 Planetenkandidaten entdeckt hatte, von denen 207 erdähnlich, 680 supererdgroß, 1.181 neptungroß, 203 jupitergroß und 55 sind größer als Jupiter. Im Vergleich zu den Zahlen vom Februar 2011 stieg die Zahl der erdgroßen und supererdgroßen Planeten um 200 % bzw. 140 %. Darüber hinaus wurden 48 Planetenkandidaten in den bewohnbaren Zonen der untersuchten Sterne gefunden, was einen Rückgang gegenüber der Zahl vom Februar darstellt; dies war auf die strengeren Kriterien zurückzuführen, die in den Dezemberdaten verwendet wurden.

Am 20. Dezember 2011 gab das Kepler-Team die Entdeckung der ersten erdgroßen Exoplaneten Kepler-20e und Kepler-20f bekannt , die einen sonnenähnlichen Stern , Kepler-20, umkreisen .

Basierend auf Keplers Erkenntnissen schätzte der Astronom Seth Shostak im Jahr 2011, dass es „im Umkreis von tausend Lichtjahren um die Erde“ „mindestens 30.000“ bewohnbare Planeten gibt. Ebenfalls basierend auf den Erkenntnissen hat das Kepler-Team geschätzt, dass es „mindestens 50 Milliarden Planeten in der Milchstraße“ gibt, von denen sich „mindestens 500 Millionen“ in der bewohnbaren Zone befinden . Im März 2011 berichteten Astronomen des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA, dass etwa „1,4 bis 2,7 Prozent“ aller sonnenähnlichen Sterne voraussichtlich erdgroße Planeten „innerhalb der bewohnbaren Zonen ihrer Sterne“ haben. Damit gibt es allein in der Milchstraße „zwei Milliarden“ dieser „Erdanaloga“. Die JPL-Astronomen stellten auch fest, dass es „50 Milliarden andere Galaxien“ gibt, die möglicherweise mehr als eine Sextillion „erdanaloger“ Planeten ergeben, wenn alle Galaxien eine ähnliche Anzahl von Planeten wie die Milchstraße haben.

2012

Im Januar 2012 berichtete ein internationales Team von Astronomen, dass jeder Stern in der Milchstraße " im Durchschnitt ... mindestens 1,6 Planeten " beherbergen könnte , was darauf hindeutet, dass über 160 Milliarden sterngebundene Planeten in der Milchstraße existieren könnten. Kepler zeichnete auch entfernte stellare Superflares auf , von denen einige 10.000-mal stärker sind als das Carrington-Ereignis von 1859 . Die Superflares könnten von jupitergroßen Planeten in der Nähe umkreist werden . Die Technik der Transit-Timing-Variation (TTV), die zur Entdeckung von Kepler-9d verwendet wurde , gewann an Popularität, um Exoplaneten-Entdeckungen zu bestätigen. Ein Planet in einem System mit vier Sternen wurde ebenfalls bestätigt, das erste Mal, dass ein solches System entdeckt wurde.

Ab 2012 gab es insgesamt 2.321 Kandidaten . Davon sind 207 erdähnlich, 680 supererdgroß, 1.181 neptungroß, 203 jupitergroß und 55 größer als Jupiter. Darüber hinaus wurden 48 Planetenkandidaten in den bewohnbaren Zonen der untersuchten Sterne gefunden. Das Kepler-Team schätzte, dass 5,4 % aller Sterne erdgroße Planetenkandidaten beherbergen und dass 17 % aller Sterne mehrere Planeten haben.

2013

Ein Diagramm, das Kepler-Entdeckungen im Kontext aller entdeckten Exoplaneten (bis 2013) zeigt, wobei einige Transitwahrscheinlichkeiten für Beispielszenarien angegeben sind.

Laut einer im Januar 2013 veröffentlichten Studie von Caltech- Astronomen enthält die Milchstraße mindestens so viele Planeten wie Sterne, was zu 100–400 Milliarden Exoplaneten führt . Die Studie, die auf Planeten basiert, die den Stern Kepler-32 umkreisen , legt nahe, dass Planetensysteme um Sterne in der Milchstraße herum häufig vorkommen könnten. Die Entdeckung von 461 weiteren Kandidaten wurde am 7. Januar 2013 bekannt gegeben. Je länger Kepler zuschaut, desto mehr Planeten mit langen Perioden kann er entdecken.

Seit der Veröffentlichung des letzten Kepler-Katalogs im Februar 2012 ist die Zahl der in den Kepler-Daten entdeckten Kandidaten um 20 Prozent gestiegen und beträgt nun 2.740 potenzielle Planeten, die 2.036 Sterne umkreisen

Ein am 7. Januar 2013 neu angekündigter Kandidat war Kepler-69c (ehemals KOI-172.02 ), ein erdgroßer Exoplanet, der einen sonnenähnlichen Stern in der bewohnbaren Zone umkreist und möglicherweise bewohnbar ist.

Im April 2013 wurde ein Weißer Zwerg entdeckt, der das Licht seines Begleiters Roter Zwerg im Sternensystem KOI-256 beugt.

Im April 2013 gab die NASA die Entdeckung von drei neuen erdgroßen Exoplaneten – Kepler-62e , Kepler-62f und Kepler-69c – in den bewohnbaren Zonen ihrer jeweiligen Wirtssterne Kepler-62 und Kepler-69 bekannt . Die neuen Exoplaneten gelten als erstklassige Kandidaten dafür, flüssiges Wasser und damit eine bewohnbare Umgebung zu besitzen. Eine neuere Analyse hat gezeigt, dass Kepler-69c wahrscheinlich eher der Venus ähnelt und daher wahrscheinlich nicht bewohnbar ist.

Am 15. Mai 2013 gab die NASA bekannt, dass das Weltraumteleskop durch den Ausfall eines Reaktionsrads lahmgelegt wurde , das es in die richtige Richtung zeigt. Ein zweites Rad war zuvor ausgefallen, und das Teleskop benötigte drei Räder (von insgesamt vier), um betriebsbereit zu sein, damit das Instrument ordnungsgemäß funktionierte. Weitere Tests im Juli und August ergaben, dass Kepler zwar in der Lage war, seine beschädigten Reaktionsräder zu verwenden, um sich selbst daran zu hindern, in den sicheren Modus zu wechseln, und zuvor gesammelte wissenschaftliche Daten herunterzuladen, aber nicht in der Lage war, weitere wissenschaftliche Daten wie zuvor konfiguriert zu sammeln. Wissenschaftler, die am Kepler-Projekt arbeiten, sagten, dass es noch einen Datenstau gebe, der noch untersucht werden müsse, und dass trotz des Rückschlags in den folgenden Jahren weitere Entdeckungen gemacht würden.

Obwohl seit dem Problem keine neuen wissenschaftlichen Daten aus dem Kepler-Feld gesammelt wurden, wurden im Juli 2013 weitere 63 Kandidaten auf der Grundlage der zuvor gesammelten Beobachtungen angekündigt.

Im November 2013 fand die zweite Kepler-Wissenschaftskonferenz statt. Zu den Entdeckungen gehörten die mittlere Größe der Planetenkandidaten, die im Vergleich zu Anfang 2013 kleiner wurden, vorläufige Ergebnisse der Entdeckung einiger zirkumbinärer Planeten und Planeten in der bewohnbaren Zone.

2014

Histogramm der Exoplaneten-Entdeckungen. Der gelb schattierte Balken zeigt neu angekündigte Planeten, einschließlich der durch die Multiplizitätstechnik verifizierten (26. Februar 2014).

Am 13. Februar wurden über 530 weitere Planetenkandidaten bekannt gegeben, die sich um einzelne Planetensysteme befinden. Einige von ihnen waren fast erdgroß und befanden sich in der bewohnbaren Zone. Diese Zahl wurde im Juni 2014 um rund 400 weiter erhöht.

Am 26. Februar gaben Wissenschaftler bekannt, dass Daten von Kepler die Existenz von 715 neuen Exoplaneten bestätigt hätten. Es wurde eine neue statistische Bestätigungsmethode namens "Verifikation durch Multiplizität" verwendet, die darauf basiert, wie viele Planeten um mehrere Sterne herum als echte Planeten gefunden wurden. Dies ermöglichte eine viel schnellere Bestätigung zahlreicher Kandidaten, die Teil multiplanetarer Systeme sind. 95 % der entdeckten Exoplaneten waren kleiner als Neptun und vier, einschließlich Kepler-296f, waren weniger als 2 1/2 so groß wie die Erde und befanden sich in bewohnbaren Zonen , in denen die Oberflächentemperaturen für flüssiges Wasser geeignet sind .

Im März fand eine Studie heraus, dass kleine Planeten mit Umlaufzeiten von weniger als einem Tag normalerweise von mindestens einem zusätzlichen Planeten mit Umlaufzeiten von 1–50 Tagen begleitet werden. Diese Studie stellte auch fest, dass Planeten mit ultrakurzen Perioden fast immer kleiner als 2 Erdradien sind, es sei denn, es handelt sich um einen falsch ausgerichteten heißen Jupiter.

Am 17. April gab das Kepler-Team die Entdeckung von Kepler-186f bekannt , dem ersten fast erdgroßen Planeten in der bewohnbaren Zone. Dieser Planet umkreist einen Roten Zwerg.

Im Mai 2014 wurden die K2-Beobachtungsfelder 0 bis 13 angekündigt und detailliert beschrieben. K2-Beobachtungen begannen im Juni 2014.

Im Juli 2014 wurden die ersten Entdeckungen aus K2-Felddaten in Form von verfinsternden Binärdateien gemeldet . Die Entdeckungen wurden aus einem Kepler-Engineering-Datensatz abgeleitet, der vor der Kampagne 0 in Vorbereitung auf die K2- Hauptmission gesammelt wurde .

Am 23. September 2014 berichtete die NASA, dass die K2- Mission Kampagne 1, die erste offizielle Reihe wissenschaftlicher Beobachtungen, abgeschlossen habe und dass Kampagne 2 im Gange sei.

Kepler beobachtete KSN 2011b, eine Typ-Ia-Supernova , im Prozess der Explosion: vor, während und nach.

Kampagne 3 dauerte vom 14. November 2014 bis zum 6. Februar 2015 und umfasste "16.375 standardmäßige lange Trittfrequenz- und 55 standardmäßige kurze Trittfrequenzziele".

2015

  • Im Januar 2015 überstieg die Zahl der bestätigten Kepler-Planeten 1000. Mindestens zwei ( Kepler-438b und Kepler-442b ) der in diesem Monat entdeckten Planeten waren wahrscheinlich felsig und in der bewohnbaren Zone . Ebenfalls im Januar 2015 berichtete die NASA, dass fünf bestätigte felsige Exoplaneten in Suberdgröße , alle kleiner als der Planet Venus , gefunden wurden, die den 11,2 Milliarden Jahre alten Stern Kepler-444 umkreisen , wodurch dieses Sternensystem 80 % des Alters von das Universum , das älteste bisher entdeckte.
  • Im April 2015 wurde berichtet, dass Kampagne 4 zwischen dem 7. Februar 2015 und dem 24. April 2015 dauert und Beobachtungen von fast 16.000 Zielsternen und zwei bemerkenswerten offenen Sternhaufen, Plejaden und Hyaden, umfasst.
  • Im Mai 2015 beobachtete Kepler eine neu entdeckte Supernova , KSN 2011b ( Typ 1a ), vor, während und nach der Explosion. Details der Prä-Nova-Momente könnten Wissenschaftlern dabei helfen, dunkle Energie besser zu verstehen .
  • Am 24. Juli 2015 gab die NASA die Entdeckung von Kepler-452b bekannt , einem bestätigten Exoplaneten von erdnaher Größe, der die bewohnbare Zone eines sonnenähnlichen Sterns umkreist. Der siebte Kandidatenkatalog für den Kepler-Planeten wurde veröffentlicht und enthält 4.696 Kandidaten, was einer Zunahme von 521 Kandidaten seit der letzten Katalogveröffentlichung im Januar 2015 entspricht.
  • Am 14. September 2015 meldeten Astronomen ungewöhnliche Lichtfluktuationen von KIC 8462852 , einem Hauptreihenstern vom Typ F im Sternbild Cygnus , der von Kepler bei der Suche nach Exoplaneten entdeckt wurde . Es wurden verschiedene Hypothesen aufgestellt, darunter Kometen , Asteroiden und eine außerirdische Zivilisation .

2016

Bis zum 10. Mai 2016 hatte die Kepler-Mission 1.284 neue Planeten verifiziert. Aufgrund ihrer Größe könnten etwa 550 Gesteinsplaneten sein. Neun davon umkreisen die bewohnbare Zone ihrer Sterne :

Missionsstatus

Kepler wurde 2009 gestartet. Es war sehr erfolgreich bei der Suche nach Exoplaneten, aber Fehler in zwei von vier Reaktionsrädern verhinderten seine erweiterte Mission im Jahr 2013. Ohne drei funktionierende Räder konnte das Teleskop nicht genau ausgerichtet werden. Am 30. Oktober 2018 gab die NASA bekannt, dass das Raumschiff keinen Treibstoff mehr hat und seine Mission offiziell beendet wurde.

Verlängerung

Vorhergesagte Struktur der Milchstraße überlagert mit dem ursprünglichen Kepler-Suchraum.

Im April 2012 empfahl ein unabhängiges Gremium hochrangiger NASA-Wissenschaftler, die Kepler-Mission bis 2016 fortzusetzen. Laut der hochrangigen Überprüfung mussten die Kepler-Beobachtungen mindestens bis 2015 fortgesetzt werden, um alle angegebenen wissenschaftlichen Ziele zu erreichen. Am 14. November 2012 gab die NASA den Abschluss von Keplers Hauptmission und den Beginn ihrer erweiterten Mission bekannt, die 2018 endete, als ihr der Treibstoff ausging.

Probleme mit dem Reaktionsrad

Im Juli 2012 fiel eines der vier Reaktionsräder von Kepler (Rad 2) aus. Am 11. Mai 2013 fiel ein zweites Rad (Rad 4) aus, was die Fortsetzung der Mission gefährdete, da für die Planetenjagd drei Räder erforderlich waren. Kepler hatte seit Mai keine wissenschaftlichen Daten gesammelt, weil es nicht in der Lage war, mit ausreichender Genauigkeit zu zeigen. Am 18. und 22. Juli wurden Reaktionsräder 4 bzw. 2 getestet; Rad 4 drehte sich nur gegen den Uhrzeigersinn, Rad 2 lief jedoch in beide Richtungen, allerdings mit deutlich erhöhter Reibung. Bei einem weiteren Test von Rad 4 am 25. Juli gelang es, eine Drehung in beide Richtungen zu erreichen. Beide Räder zeigten jedoch zu viel Reibung, um brauchbar zu sein. Am 2. August veröffentlichte die NASA einen Aufruf zur Einreichung von Vorschlägen, um die verbleibenden Fähigkeiten von Kepler für andere wissenschaftliche Missionen zu nutzen. Ab dem 8. August wurde eine vollständige Systembewertung durchgeführt. Es wurde festgestellt, dass Rad 2 keine ausreichende Präzision für wissenschaftliche Missionen bieten konnte, und das Raumfahrzeug wurde in einen "Ruhe"-Zustand zurückversetzt, um Treibstoff zu sparen. Rad 4 wurde zuvor ausgeschlossen, da es in früheren Tests höhere Reibungswerte als Rad 2 aufwies. Es ist keine Option, Astronauten zur Reparatur von Kepler zu schicken, da es die Sonne umkreist und Millionen von Kilometern von der Erde entfernt ist.

Am 15. August 2013 gab die NASA bekannt, dass Kepler die Suche nach Planeten mit der Transitmethode nicht fortsetzen werde, nachdem Versuche, Probleme mit zwei der vier Reaktionsräder zu lösen, fehlgeschlagen seien. Ein technischer Bericht wurde angefordert, um die Fähigkeiten des Raumfahrzeugs, seine zwei guten Reaktionsräder und seine Triebwerke zu bewerten. Gleichzeitig wurde eine wissenschaftliche Studie durchgeführt, um festzustellen, ob aus Keplers begrenztem Anwendungsbereich genügend Erkenntnisse gewonnen werden können, um die jährlichen Kosten von 18 Millionen Dollar zu rechtfertigen.

Mögliche Ideen waren die Suche nach Asteroiden und Kometen, die Suche nach Hinweisen auf Supernovae und die Suche nach riesigen Exoplaneten durch Gravitations-Mikrolinsen . Ein weiterer Vorschlag war, die Software auf Kepler zu modifizieren, um die deaktivierten Reaktionsräder zu kompensieren. Anstatt dass die Sterne in Keplers Sichtfeld fixiert und stabil sind, werden sie driften. Die vorgeschlagene Software sollte jedoch diese Drift verfolgen und die Missionsziele mehr oder weniger vollständig wiederherstellen, obwohl sie nicht in der Lage war, die Sterne in einer festen Sicht zu halten.

Bisher erhobene Daten werden weiterhin analysiert.

Zweites Licht (K2)

Im November 2013 wurde ein neuer Missionsplan mit dem Namen K2 „Second Light“ zur Prüfung vorgelegt. K2 würde die Nutzung von Keplers verbleibender Fähigkeit beinhalten, photometrische Genauigkeit von etwa 300 Teilen pro Million, verglichen mit etwa 20 Teilen pro Million früher, um Daten für die Untersuchung von „ Supernova-Explosionen “ , Sternentstehung und Körpern des Sonnensystems wie Asteroiden und Kometen zu sammeln . ... " und um weitere Exoplaneten zu finden und zu studieren . In diesem vorgeschlagenen Missionsplan würde Kepler ein viel größeres Gebiet in der Ebene der Erdumlaufbahn um die Sonne absuchen . Himmelsobjekte, einschließlich Exoplaneten, Sterne und andere, die von der K2-Mission entdeckt wurden, würden mit dem Akronym EPIC assoziiert , das für Ecliptic Plane Input Catalog steht .

Zeitleiste der K2-Mission (8. August 2014).

Anfang 2014 wurde das Raumschiff erfolgreich für die K2-Mission getestet. Von März bis Mai 2014 wurden Daten aus einem neuen Feld namens Feld 0 als Testlauf gesammelt. Am 16. Mai 2014 gab die NASA die Genehmigung zur Erweiterung der Kepler-Mission auf die K2-Mission bekannt. Keplers photometrische Genauigkeit für die K2-Mission wurde auf 50 ppm auf einem Stern der Stärke 12 für eine 6,5-stündige Integration geschätzt. Im Februar 2014 wurde die photometrische Genauigkeit für die K2-Mission mit Zweirad-Feinpunkt-Präzisionsoperationen mit 44 ppm bei Sternen der Größe 12 für eine 6,5-stündige Integration gemessen. Die Analyse dieser Messungen durch die NASA legt nahe, dass sich die photometrische Präzision von K2 der des Kepler-Archivs von Dreirad-Feinpunkt-Präzisionsdaten annähert.

Am 29. Mai 2014 wurden die Aktionsfelder 0 bis 13 gemeldet und detailliert beschrieben.

K2- Vorschlag erklärt (11. Dezember 2013).

Feld 1 der K2-Mission ist auf die Löwe - Jungfrau- Region des Himmels ausgerichtet, während Feld 2 auf den „Kopf“-Bereich von Scorpius ausgerichtet ist und zwei Kugelhaufen, Messier 4 und Messier 80 , und einen Teil der Scorpius-Centaurus-Assoziation umfasst , das nur etwa 11 Millionen Jahre alt und 120–140 Parsec (380–470  ly ) entfernt ist und wahrscheinlich über 1.000 Mitglieder hat.

Am 18. Dezember 2014 gab die NASA bekannt, dass die K2-Mission ihren ersten bestätigten Exoplaneten, eine Supererde namens HIP 116454 b, entdeckt hatte . Seine Signatur wurde in einer Reihe von technischen Daten gefunden, die das Raumschiff für die vollständige K2- Mission vorbereiten sollten . Folgebeobachtungen der Radialgeschwindigkeit waren erforderlich, da nur ein einziger Transit des Planeten entdeckt wurde.

Während eines geplanten Kontakts am 7. April 2016 wurde festgestellt, dass Kepler im Notfallmodus arbeitet, dem niedrigsten Betriebsmodus und dem treibstoffintensivsten Modus. Die Missionsoperationen erklärten einen Notstand für Raumfahrzeuge, der ihnen vorrangigen Zugang zum Deep Space Network der NASA gewährte . Am Abend des 8. April war das Raumschiff in den sicheren Modus hochgerüstet worden, und am 10. April wurde es in den Punktruhezustand versetzt, einen stabilen Modus, der eine normale Kommunikation und den niedrigsten Treibstoffverbrauch bietet. Zu diesem Zeitpunkt war die Ursache des Notfalls unbekannt, aber es wurde nicht angenommen, dass Keplers Reaktionsräder oder ein geplantes Manöver zur Unterstützung von K2s Kampagne 9 dafür verantwortlich waren. Die Bediener luden technische Daten vom Raumfahrzeug herunter und analysierten sie, wobei die Rückkehr zum normalen wissenschaftlichen Betrieb Priorität hatte. Kepler kehrte am 22. April in den Wissenschaftsmodus zurück. Der Notfall führte dazu, dass die erste Hälfte der Kampagne 9 um zwei Wochen verkürzt wurde.

Im Juni 2016 kündigte die NASA eine Verlängerung der K2-Mission um drei weitere Jahre an, über die erwartete Erschöpfung des Bordtreibstoffs im Jahr 2018 hinaus. Im August 2018 weckte die NASA das Raumschiff aus dem Schlafmodus und wendete eine modifizierte Konfiguration an, um Probleme mit Triebwerken zu lösen, die sich verschlechterten Zeigeleistung und begann mit dem Sammeln wissenschaftlicher Daten für die 19. Beobachtungskampagne, wobei festgestellt wurde, dass der Bordtreibstoff noch nicht vollständig erschöpft war.

Datenfreigaben

Das Kepler-Team versprach ursprünglich, die Daten innerhalb eines Jahres nach Beobachtungen zu veröffentlichen. Dieser Plan wurde jedoch nach dem Start geändert, wobei die Veröffentlichung der Daten bis zu drei Jahre nach ihrer Erhebung geplant war. Dies führte zu erheblicher Kritik und veranlasste das Kepler-Wissenschaftsteam, das dritte Quartal seiner Daten ein Jahr und neun Monate nach der Erhebung zu veröffentlichen. Die Daten bis September 2010 (Quartale 4, 5 und 6) wurden im Januar 2012 veröffentlicht.

Follow-ups von anderen

In regelmäßigen Abständen veröffentlicht das Kepler-Team eine Liste von Kandidaten ( Kepler Objects of Interest oder KOIs) für die Öffentlichkeit. Anhand dieser Informationen sammelte ein Team von Astronomen Radialgeschwindigkeitsdaten mit dem Spektrographen SOPHIE échelle, um die Existenz des Kandidaten KOI-428b im Jahr 2010 zu bestätigen, der später Kepler-40b genannt wurde . Im Jahr 2011 bestätigte dasselbe Team den Kandidaten KOI-423b, der später Kepler-39b genannt wurde .

Beteiligung von Citizen Scientists

Seit Dezember 2010 werden Kepler-Missionsdaten für das Planet Hunters- Projekt verwendet , das es Freiwilligen ermöglicht, in den Lichtkurven von Kepler-Bildern nach Transitereignissen zu suchen, um Planeten zu identifizieren, die Computeralgorithmen möglicherweise übersehen. Bis Juni 2011 hatten Benutzer 69 potenzielle Kandidaten gefunden, die zuvor vom Kepler-Missionsteam nicht erkannt worden waren. Das Team plant, Amateuren, die solche Planeten entdecken, öffentlich Anerkennung zu zollen.

Im Januar 2012 strahlte die BBC- Sendung Stargazing Live einen öffentlichen Aufruf an Freiwillige aus, die Daten von Planethunters.org auf potenzielle neue Exoplaneten zu analysieren. Dies führte dazu, dass zwei Amateurastronomen – einer in Peterborough , England – einen neuen Exoplaneten in Neptungröße mit dem Namen Threapleton Holmes B entdeckte . Hunderttausend weitere Freiwillige waren bis Ende Januar ebenfalls an der Suche beteiligt und analysierten über eine Million Kepler-Bilder von Anfang 2012. Ein solcher Exoplanet, PH1b (oder Kepler-64b von seiner Kepler-Bezeichnung), wurde 2012 entdeckt. Ein zweiter Exoplanet, PH2b (Kepler-86b), wurde 2013 entdeckt.

Im April 2017 startete ABC Stargazing Live , eine Variation von BBC Stargazing Live , das Zooniverse-Projekt „Exoplanet Explorers“. Während Planethunters.org mit archivierten Daten arbeitete, verwendete Exoplanet Explorers kürzlich heruntergelinkte Daten von der K2-Mission. Am ersten Projekttag wurden 184 Transitkandidaten identifiziert, die einfache Tests bestanden haben. Am zweiten Tag identifizierte das Forschungsteam ein Sternensystem, das später K2-138 genannt wurde , mit einem sonnenähnlichen Stern und vier Supererden in einer engen Umlaufbahn. Am Ende halfen Freiwillige dabei, 90 Kandidaten für Exoplaneten zu identifizieren. Die Bürgerwissenschaftler , die an der Entdeckung des neuen Sternensystems mitgewirkt haben, werden bei der Veröffentlichung als Co-Autoren in das Forschungspapier aufgenommen.

Bestätigte Exoplaneten

Zu den Exoplaneten, die anhand von Keplers Daten entdeckt , aber von externen Forschern bestätigt wurden, gehören Kepler-39b, Kepler-40b, Kepler-41b , Kepler-43b , Kepler-44b , Kepler-45b sowie die Planeten, die Kepler-223 und Kepler umkreisen -42 . Das Akronym „KOI“ weist darauf hin , dass der Stern ein Kepler - Objekt von Interesse ist .

Kepler-Eingabekatalog

Der Kepler-Eingabekatalog ist eine öffentlich durchsuchbare Datenbank mit etwa 13,2 Millionen Zielen, die für das Kepler-Spektralklassifizierungsprogramm und die Kepler-Mission verwendet werden. Der Katalog allein wird nicht zum Auffinden von Kepler-Targets verwendet, da nur ein Teil der aufgelisteten Sterne (etwa ein Drittel des Katalogs) vom Raumfahrzeug beobachtet werden kann.

Beobachtungen des Sonnensystems

Kepler wurde ein Observatoriumscode ( C55 ) zugewiesen, um seine astrometrischen Beobachtungen kleiner Körper im Sonnensystem an das Minor Planet Center zu melden . 2013 wurde die alternative NEOKepler- Mission vorgeschlagen, eine Suche nach erdnahen Objekten , insbesondere potenziell gefährlichen Asteroiden (PHAs). Seine einzigartige Umlaufbahn und sein größeres Sichtfeld als bestehende Durchmusterungsteleskope ermöglichen es ihm, nach Objekten innerhalb der Erdumlaufbahn zu suchen. Es wurde vorhergesagt, dass eine 12-monatige Untersuchung einen bedeutenden Beitrag zur Jagd nach PHAs leisten und möglicherweise Ziele für die Asteroid Redirect Mission der NASA lokalisieren könnte . Keplers erste Entdeckung im Sonnensystem war jedoch (506121) 2016 BP 81 , ein 200 Kilometer langes Objekt im kalten klassischen Kuipergürtel, das sich jenseits der Neptunbahn befindet .

Ruhestand

Von der NASA in Auftrag gegebenes Kunstwerk zum Gedenken an den Ruhestand von Kepler im Oktober–November 2018.

Am 30. Oktober 2018 gab die NASA bekannt, dass das Kepler-Weltraumteleskop nach neunjährigem Betrieb und der Entdeckung von über 2.600 Exoplaneten offiziell außer Dienst gestellt wurde und seine derzeitige, sichere Umlaufbahn beibehalten wird Erde. Das Raumschiff wurde am 15. November 2018 mit einem „Gute-Nacht“-Befehl vom Kontrollzentrum der Mission im Labor für Physik der Atmosphäre und des Weltraums deaktiviert . Keplers Ruhestand fällt mit dem 388. Todestag von Johannes Kepler im Jahr 1630 zusammen.

Siehe auch

Andere weltraumgestützte Exoplaneten-Suchprojekte

Andere bodengestützte Exoplaneten-Suchprojekte

Anmerkungen

Verweise

Externe Links

Kataloge und Datenbanken von Exoplaneten