케플러 우주 망원경: 오리지널 외계행성 사냥꾼

NASA의 케플러 우주 망원경은 태양계 밖의 행성을 찾는 데 전념하는 우주 관측소였으며, 특히 지구와 유사한 행성을 찾는 데 중점을 두었습니다. 2009년 3월 발사부터 2018년 11월 15일 퇴역까지 9년여 만이다.



작별을 고, 케플러: NASA는 다작의 행성 사냥 우주 망원경을 폐쇄합니다



케플러가 발사된 이후로 천문학자들은 수천 개의 외계 행성을 발견했습니다. 외계행성 이 망원경을 통해서만. 대부분은 지구 크기와 중간 크기의 행성입니다. 해왕성 (지구 크기의 4배). 이 행성들 중 많은 수가 별자리의 한 지역에서 발견되었습니다. 고니 손바닥만한 크기로 Kepler가 처음 4년 동안 임무를 수행한 곳입니다.

2020년 11월 현재 케플러는 2,392개의 외계행성을 발견했으며 2,368개의 후보 행성이 확인을 기다리고 있다고 합니다. NASA 외계행성 아카이브 . 임무는 예정된 종료일을 훨씬 넘어서 계속되었지만 2013년의 기계적 문제로 인해 임무 관리자는 Kepler가 햇빛의 압력을 사용하여 스스로를 안정시키고 시야를 하늘의 다른 지점으로 전환하는 수정된 'K2' 임무를 만들었습니다.



과학자들은 케플러 망원경으로 행성 b의 통과 데이터를 사용하여 토성 질량 정도의 두 번째 행성 c가 먼 별 KOI-872를 공전할 것이라고 예측했습니다. 사우스웨스트 연구소(Southwest Research Institute)와 하버드-스미소니언 천체물리학 센터(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)가 주도하는 이 연구는 우리 태양계와 다르지 않은 KOI-872 주위를 도는 행성의 질서정연한 배열에 대한 증거를 제공하고 있습니다.

케플러 망원경 연구는 KOI-872라는 별을 도는 우리 태양계와 다르지 않은 행성의 질서정연한 배열에 대한 증거를 제공했습니다.(사진제공: 사우스웨스트연구소)

케플러의 시작

케플러는 NASA 과학자 윌리엄 J. 보루키 , 그는 과학 도구를 위해 일한 아폴로 프로그램 . 1983년부터 보루키는 행성이 지구 관점에서 볼 때 별 앞을 지나가는 사건인 통과를 관찰하여 외계 행성을 찾는 임무를 NASA 내에서 옹호하기 시작했습니다. 보루키의 개념은 NASA가 그 임무가 기술적으로나 재정적으로 실현 가능하다는 다양한 시연을 요구했기 때문에 네 번이나 거부되었습니다. NASA는 2001년 마침내 임무를 승인했습니다.



케플러는 NASA의 디스커버리 프로그램의 일환으로 태양계 탐사를 위한 저렴한 우주선에 자금을 지원했습니다. Kepler가 동시에 선택되었습니다. 새벽 , 작은 세계 베스타를 방문한 우주선과 케레스 .

의 강연에서 코넬 대학의 칼 세이건 연구소, Borucki는 '[Kepler]는 170,000개가 넘는 별을 동시에 관찰하면서 별을 가로질러 약간의 빛을 차단하는 행성을 찾습니다. 그 빛을 차단함으로써 우리는 행성이 별에 비해 얼마나 큰지 알 수 있고, 그것이 반복될 때 우리는 공전 주기를 알 수 있습니다. 케플러의 제3법칙으로부터 우리는 행성이 별에서 얼마나 멀리 떨어져 있는지 추론할 수 있습니다. 그리고 별의 속성을 보면 그 행성이 얼마나 뜨거운지 알 수 있습니다.'

더 읽어보기: 천문학자 요하네스 케플러(Johannes Kepler)는 행성 운동의 비밀을 풀었습니다



천문학자 요하네스 케플러(Johannes Kepler, 1571-1630)의 이름을 따서 명명된 케플러의 세 번째 법칙은 행성의 1년(공전 주기)의 길이와 모항성의 질량을 알면 별과의 평균 거리를 계산할 수 있다는 것입니다.

케플러 우주 망원경의 초능력 중 하나는 별의 밝기를 퍼센트의 아주 작은 부분까지 측정할 수 있다는 것입니다. 이 정밀 측광은 항성 앞의 행성으로 인해 발생하는 작은 흐림 현상을 포착하는 데 필요합니다. 예를 들어, 태양 앞을 지나가는 목성은 태양 빛의 약 1%를 차단합니다. 지구는 0.01% 미만을 차단합니다.

외계행성 사냥 초기에 천문학자들은 거대한 가스 거인을 가장 잘 찾을 수 있었습니다. 목성의 크기 그리고 더 큰 — 그것은 그들의 부모 별 가까이에 숨어 있었습니다. Kepler의 민감한 광도계(지상에서 보다 정교한 행성 사냥)의 추가는 천문학자들이 더 많은 '슈퍼 지구' 또는 지구보다 약간 크지만 암석 표면을 가진 행성을 발견했음을 의미합니다. 케플러의 발견은 또한 천문학자들이 외계행성을 유형으로 분류하기 시작할 수 있도록 하여 그들의 기원을 이해하는 데 도움이 됩니다.

분할 망원경으로 본 450만 개의 별 필드 - 검은색 필드에 배열된 별의 직사각형 사진. 케플러 우주망원경이 공개했다.

(이미지 제공: NASA/Ames/J. Jenkins)

주요 임무

6억 달러 규모의 케플러 망원경은 2009년에 출시되어 1년 동안 작동할 것으로 예상했습니다.

초기에 Kepler 작업의 중요한 부분은 오탐을 제거하는 것이었습니다. 명백한 별 흐릿함은 외계행성 통과 이외의 수단을 통해서도 발생할 수 있기 때문에(예를 들어, 별의 자연적 변동성, 별점, 또는 같은 시선 어딘가에 있는 다른 별이나 한 쌍의 별), 각 후보 행성은 다른 행성을 통해 확인되었습니다. 망원경은 일반적으로 회전하는 행성에 반응하여 별이 나타내는 중력 '흔들림'을 측정합니다.

그러나 Kepler의 원래 임무는 개별 외행성을 식별하는 것이 아니라 가능한 한 많은 별의 인구 조사를 수행하고 행성을 호스팅하는 별의 비율을 추정하는 것이었습니다.

따라서 Kepler가 경험을 축적함에 따라 통계적 방법이 사용되었습니다. 예를 들어, 2014년 2월에 천문학자들은 다중 행성 시스템을 다중 항성 시스템과 구별하여 한 번에 많은 외계 행성을 찾는 '다중성 검증'이라는 새로운 기술을 개척했습니다. 이 기술을 통해 팀은 한 릴리스에서 715개의 확인된 행성을 공개했으며, 단일 발표에서 당시까지 가장 큰 배치의 행성을 만들었습니다.

관련된: 갤러리: 케플러 행성의 세계

Kepler는 원래 임무 기간을 훨씬 넘어 승인되었으며 4개의 반응 바퀴 또는 자이로스코프 중 1초가 고장난 2013년 5월까지 정상적으로 작동했습니다. 망원경이 올바른 방향을 가리키도록 하려면 이러한 장치 중 최소 3개가 필요합니다. 당시 NASA는 망원경이 그 외에는 여전히 양호한 상태라고 말했으며 하드웨어에 대한 대체 임무 아이디어를 조사했습니다.

별은 거의 윤곽이 잡혀 있는 케플러 우주 망원경 뒤에서 빛을 발합니다. 케플러 우주 망원경은 관찰자에게서 가장 멀리 떨어진 끝에 돌출부가 있는 대략적인 원통형 물체입니다. 저 멀리 작은 푸른 행성.

외계행성을 찾는 NASA의 케플러 우주 망원경을 그린 예술가의 삽화.(이미지 제공: NASA)

새로운 임무

몇 달 안에 이 기관은 K2라고 명명한 우주 망원경을 위한 새로운 임무를 내놓았습니다. 임무는 태양의 태양풍 한 번에 몇 달 동안 망원경을 안정시키기 위해. 그런 다음, 길이가 약 4.7미터, 지름이 2.7미터인 망원경이 일년에 약 4번 태양이 센서에 너무 가까워지면 다른 시야로 바뀝니다.

관련된: NASA의 병든 행성 사냥 케플러 우주선은 새로운 임무에 더 가까이 다가갑니다.

2015년 7월, 새로운 임무가 일상화되면서 당시 여전히 수석 연구원이었던 보루키는 NASA에서 53년 동안 근무한 후 은퇴했습니다. 에이전시 .

새로운 임무로 행성 발견의 속도는 줄어들었지만 새로운 발견은 계속되었습니다. 2016년 1월, NASA는 K2 관측을 기반으로 100개 이상의 새로운 행성을 발견했다고 발표했습니다. 애리조나 대학의 천문학자인 이안 크로스필드(Ian Crossfield)는 이번 발견이 발표된 미국천문학회(American Astronomical Society)의 연례 회의에서 '이것은 많은 수의 진실하고 진실한 행성을 찾는 전체 K2 프로그램의 능력에 대한 검증이다'라고 말했다.

관련된: NASA의 케플러, 100개의 새로운 외계행성 발견으로 다시 활활 타오르다

케플러가 조사한 트라피스트-1 2016년 12월과 2017년 3월 사이에 지구 크기의 행성이 여러 개 있을 가능성이 있습니다. 같은 해 2월, 다른 천문학자 팀은 지구 크기의 행성이 더 많이 발견되었다고 발표했습니다. 케플러 과학자들은 관심이 있는 경우 다른 팀이 분석할 수 있도록 TRAPPIST-1 관찰에서 원시 데이터를 공개했습니다.

2018년 2월, NASA는 K2 임무 중에 발견된 95개의 새로운 행성에 대한 케플러 데이터의 또 다른 릴리스를 발표했습니다. 그 행성들 중 하나는 밝은 별을 공전하고 있어서 지상 천문대에서 쉽게 추적할 수 있는 후보가 되었습니다.

지구와 지구의 1.06배에 불과한 외계행성 케플러-1649c의 비교

케플러 망원경에 의해 발견된 행성 중 하나는 지구 반지름의 1.06배에 불과한 외계행성 케플러-1649c였습니다. 과학자들은 2018년에 은퇴한 케플러의 오래된 관측을 분석하던 중 2020년에 이 행성을 발견했습니다.(이미지 제공: NASA/Ames Research Center/Daniel Rutter)

주요 발견

케플러 덕분에 우리는 이제 다른 별들이 행성을 갖는 것이 얼마나 흔한지 알게 되었습니다.

'기본적으로 모든 별에는 행성이 있습니다. 케플러 프로젝트 과학자였던 닉 고티에(Nick Gautier)는 '그것은 큰 일이며 케플러 이전에는 높이 평가받지 못했다'고 말했다. 성명 망원경이 은퇴했을 때 출시되었습니다.

케플러와 K2 작전의 첫 7년 동안 NASA는 24개의 보도 자료 새로 발견된 외계행성을 종종 대규모 배치로 발표합니다.

2017년 6월에 Kepler의 주요 임무에서 나온 데이터의 최종 릴리스가 나왔습니다. 케플러의 확인된 행성 발견은 2,335개로 늘어났다. 잠재적인 행성을 포함하여 총 수는 4,034개였습니다.

관련된: NASA의 케플러 우주 망원경은 수백 개의 새로운 외계 행성을 찾아 총 4,034개로 늘립니다.

K2 임무는 주 임무만큼 오래 지속되었으며 케플러의 조사된 별의 총 수는 500,000개 이상으로 늘어났습니다. NASA 보도 자료 .

또 다른 주요 성과는 저 밖에 있는 다양한 행성계를 발견한 것입니다. 행성계는 수성의 궤도에 해당하는 범위 내에서 조밀한 배열로 존재할 수 있습니다. 그들은 심지어 두 개의 별 주위를 공전할 수 있습니다. 스타 워즈 우주. 그리고 지구 밖의 생명체를 찾는 사람들을 위한 흥미로운 발견에서 망원경은 지구와 유사한 작고 암석이 많은 행성이 목성과 같은 더 큰 가스 ​​거인보다 더 흔하다는 것을 밝혔습니다.

관련된: 별의 이상한 디밍으로 인해 '외계인 거대 구조'가 배제됨

예술가

수명이 긴 케플러 우주 망원경과 거의 10년 동안 우주에서 발견한 일부 행성에 대한 예술가의 묘사.(이미지 제공: NASA)

망원경이 발견한 다른 이상한 세계로는 Kepler-62e와 Kepler-62f가 있습니다. 두 개의 물 세계는 육지의 상당 부분을 차지하는 지구와 달리 전 세계에 바다가 있을 가능성이 있습니다. 행성은 별자리 거문고에서 약 1,200 광년 떨어져 있으며 지구 크기에 가깝습니다.

'Tabby's Star'라고도 알려진 KIC 8462852 별을 장기간 케플러 관측한 결과 흐릿하고 밝아지는 기이한 패턴이 밝혀졌다. 천문학자들은 혜성에서부터 고르지 않은 먼지 고리, 심지어 외계 거대 구조물에 이르기까지 무엇이든 원인이 되는 비정상적인 밝기 변화의 본질을 파악하려고 노력하고 있습니다.

관련된: NASA의 행성 사냥 케플러는 플레이아데스의 '일곱 자매'의 미스터리를 다룹니다.

별의 밝기 변화에 대한 케플러의 뛰어난 감도는 플레이아데스 , 400광년 떨어져 있고 육안으로 볼 수 있는 잘 알려진 별 무리. Kepler의 관찰은 변동성을 가장 잘 추적했습니다. 망원경도 제공 폭발하는 별의 새로운 측정 그리고 별 안의 음파 .

미션의 끝

Kepler는 연료 탱크에 3갤런(12킬로그램)의 히드라진을 넣고 발사되었습니다. 연료는 새로운 시야를 가리키고 송신기를 지구로 향하게 하여 과학 데이터를 다운링크하고 명령을 수신하는 등 드리프트를 수정하고 큰 기동을 수행하는 데 도움이 되는 추진기에 동력을 공급합니다. Kepler는 연료 탱크에 정확한 게이지가 없기 때문에 엔지니어는 연료가 바닥났을 때만 추정할 수 있었습니다.

2018년 3월, NASA는 우주선의 연료 탱크가 다음 달에 고갈될 것으로 예상한다고 발표했습니다. 7개월이 조금 넘은 10월 30일 NASA는 케플러의 가스가 고갈되었음을 확인했습니다. 엔지니어들은 마지막 '굿나잇' 명령을 보내고 공식적으로 퇴역한 우주선 2018년 11월 15일 — 우연히도 요하네스 케플러의 서거 388주년이었습니다.

관련된: NASA의 행성 사냥 케플러 우주 망원경이 완성되었습니다. 어떻게 될까요?

비활성 상태이지만 케플러는 태양 주위의 지구 궤도를 계속 돌면서 2060년과 2117년에 지구 이웃(안전한 거리에서)을 통과할 것입니다.

외계행성 사냥을 주도하는 우주 망원경으로서 케플러의 역할은 2018년 4월 18일 발사되어 2020년 8월 11일에 1차 임무를 완료한 후 확장된 임무 단계를 시작하는 TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite)가 인수했습니다. Kepler의 임무는 주로 통계적(지구 크기의 외계행성들이 흔한지 알아내기 위한)이었지만 TESS는 추가 조사가 필요한 특정 외계행성 시스템을 식별하도록 설계되었습니다.

추가 리소스:

이 기사는 demokratija.eu 기고자 Steve Fentress에 의해 2021년 1월 26일에 업데이트되었습니다.