Imagen tomada por CHEOPS de una estrella conocida como HD 88111. La estrella se encuentra en la constelación de Hydra, a unos 175 años luz de la Tierra, y no se sabe que albergue ningún exoplaneta. CHEOPS tomó una imagen de la estrella cada 30 segundos durante 47 horas consecutivas. Crédito:Consorcio Misión ESA / Airbus / CHEOPS
CHEOPS ha alcanzado su siguiente hito:tras extensas pruebas en la órbita de la Tierra, algunos de los cuales el equipo de la misión se vio obligado a realizar desde casa debido a la crisis del coronavirus, el telescopio espacial ha sido declarado listo para la ciencia. CHEOPS significa "caracterizando ExOPlanet Satellite, "y tiene el propósito de investigar exoplanetas conocidos para determinar, entre otras cosas, si tienen condiciones favorables a la vida.
CHEOPS es una misión conjunta de la Agencia Espacial Europea (ESA) y Suiza, bajo el liderazgo de la Universidad de Berna en colaboración con la Universidad de Ginebra (UNIGE). Después de casi tres meses de pruebas exhaustivas, con una parte en medio del encierro para contener el coronavirus, El miércoles, 25 de marzo, 2020, La ESA declaró que el telescopio espacial CHEOPS está listo para la ciencia. Con este logro, La ESA ha cedido la responsabilidad de operar CHEOPS al consorcio de la misión, que consta de científicos e ingenieros de aproximadamente 30 instituciones en 11 países europeos.
Finalización con éxito de la fase de prueba CHEOPS a pesar de la crisis del coronavirus
La finalización con éxito de la fase de prueba tuvo lugar en tiempos muy desafiantes, esencialmente, todo el equipo de la misión debe trabajar desde casa hacia el final de la fase. "La finalización de la fase de prueba solo fue posible con el compromiso total de todos los participantes, y debido a que la misión tiene un sistema de control operativo que está en gran parte automatizado, permitir que se envíen comandos y se reciban datos desde casa, "explica Willy Benz, Profesor de Astrofísica en la Universidad de Berna e Investigador Principal de la misión CHEOPS.
Un equipo de científicos Los ingenieros y técnicos someten a CHEOPS a un período de pruebas y calibraciones exhaustivas desde principios de enero hasta finales de marzo. "Nos emocionamos cuando nos dimos cuenta de que todos los sistemas funcionaban como se esperaba o incluso mejor de lo esperado, "explica Andrea Fortier, científica de instrumentos de CHEOPS de la Universidad de Berna, quien lideró el equipo de puesta en marcha del consorcio.
La luminosidad de la estrella HD 88111 derivada de cada uno de los 5, 640 fotos tomadas por CHEOPS durante 47 horas se muestran en la Figura 2 como una "curva de luz". Crédito:Consorcio Misión ESA / Airbus / CHEOPS
Cumpliendo altos requisitos de precisión de medición
El equipo comenzó centrándose en la evaluación del rendimiento fotométrico del telescopio espacial. CHEOPS ha sido conceptualizado como un dispositivo de excepcional precisión capaz de detectar exoplanetas del tamaño del planeta Tierra. "La prueba más crítica fue la medición precisa del brillo de una estrella con una variación del 0,002% (20 partes por millón), "explica Willy Benz. Esta precisión es necesaria para reconocer claramente el oscurecimiento causado por el paso de un planeta del tamaño de la Tierra frente a una estrella similar al Sol (un evento conocido como" tránsito, "que puede durar varias horas). También se requirió que CHEOPS demostrara su capacidad para mantener este grado de precisión hasta por dos días.
CHEOPS supera los requisitos
Para verificar esto, el equipo se centró en una estrella conocida como HD 88111. La estrella se encuentra en la constelación de Hydra, a unos 175 años luz de la Tierra, y no se sabe que albergue planetas. CHEOPS tomó una imagen de la estrella cada 30 segundos durante 47 horas consecutivas (ver Figura 1). Cada imagen fue analizada cuidadosamente, inicialmente utilizando un paquete de software automático especializado, y posteriormente por los miembros del equipo, para determinar en cada imagen el brillo de la estrella con la mayor precisión posible. El equipo esperaba que el brillo de la estrella cambiara durante el período de observación debido a una variedad de efectos, como otras estrellas en el campo de visión, el pequeño movimiento de jitter del satélite, o el impacto de los rayos cósmicos en el detector.
Los resultados del 5, 640 fotos tomadas por CHEOPS durante 47 horas se muestran en la Figura 2 como una "curva de luz". La curva representa el cambio a lo largo del tiempo en las medidas de brillo de todas las imágenes, mostrando una dispersión cuadrática media de 0,0015% (15 partes por millón). "La curva de luz medida por CHEOPS fue agradablemente plana. El telescopio espacial supera fácilmente el requisito de poder medir el brillo con una precisión del 0,002% (20 partes por millón), "explica Christopher Broeg, Gerente de Misión para la misión CHEOPS en la Universidad de Berna.
Arriba:La primera curva de luz de tránsito de CHEOPS. El exoplaneta gigante llamado KELT-11b orbita la estrella HD 93396 en 4.7 días. La caída debida al planeta se puede ver claramente, comenzando aproximadamente nueve horas después del comienzo de la observación. Abajo:Residuos obtenidos restando de los puntos de datos de CHEOPS el ajuste de tránsito (curva roja arriba). Crédito:Consorcio Misión CHEOPS
Un exoplaneta que flotaría
El equipo observó otras estrellas, incluidos algunos conocidos por albergar planetas (estos se denominan exoplanetas). CHEOPS se centró en el sistema planetario HD 93396 que se encuentra en la constelación de Sextans, a unos 320 años luz de la Tierra. Este sistema consta de un exoplaneta gigante llamado KELT-11b, que fue descubierto en 2016 para orbitar esta estrella en 4.7 días. La estrella es casi tres veces más grande que el sol.
El equipo eligió este sistema en particular porque la estrella es tan grande que el planeta tarda mucho en pasar frente a ella:de hecho, casi ocho horas. "Esto le dio a CHEOPS la oportunidad de demostrar su capacidad para capturar eventos de tránsito largos que de otro modo serían difíciles de observar desde el suelo, ya que la parte 'astronómica' de la noche para la astronomía terrestre suele durar menos de ocho horas, "explica Didier Queloz, profesor del Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Ginebra y portavoz del Equipo Científico de CHEOPS. La primera curva de luz de tránsito de CHEOPS se muestra en la Figura 3, donde la inmersión debida al planeta se produce aproximadamente nueve horas después del inicio de la observación.
El tránsito de KELT-11b medido por CHEOPS permitió determinar el tamaño del exoplaneta. Tiene un diámetro de 181, 600 km, que CHEOPS es capaz de medir con una precisión de 4'290 km. El diámetro de la Tierra, en comparación, es solo aproximadamente 12, 700 km, mientras que el de Júpiter, el planeta más grande de nuestro sistema solar, tiene 139, 900 km. El exoplaneta KELT-11b es, por tanto, más grande que Júpiter, pero su masa es cinco veces menor, lo que significa que tiene una densidad extremadamente baja:"Flotaría en el agua en una piscina lo suficientemente grande, "dice David Ehrenreich, Científico de la misión CHEOPS de la Universidad de Ginebra. La densidad limitada se atribuye a la proximidad del planeta a su estrella. La Figura 4 muestra un dibujo del primer sistema planetario de tránsito que CHEOPS observó con éxito.
Benz explica que las mediciones de CHEOPS son cinco veces más precisas que las de la Tierra. "Eso nos da un anticipo de lo que podemos lograr con CHEOPS durante los meses y años venideros, "continúa Benz.
Una infografía del primer planeta en tránsito observado por CHEOPS. Los círculos de colores muestran el tamaño relativo de la estrella (de color) al planeta en tránsito (negro), para el caso de HD 93396 (naranja) y su planeta, Kelt-11b, y para comparar el sol (amarillo), Tierra y Júpiter. Crédito:Consorcio Misión CHEOPS
CHEOPS:en busca de posibles planetas habitables
La misión CHEOPS (que caracteriza a ExOPlanet Satellite) es la primera de las nuevas "misiones de clase S" de la ESA (misiones de clase pequeña con un presupuesto de la ESA de menos de 50 millones), y se dedica a caracterizar los tránsitos de exoplanetas. CHEOPS mide los cambios en el brillo de una estrella cuando un planeta pasa frente a esa estrella. Este valor medido permite derivar el tamaño del planeta, y que su densidad se determine sobre la base de los datos existentes. Esto proporciona información importante sobre estos planetas, por ejemplo, si son predominantemente rocosas, están compuestos de gases, o si tienen océanos profundos. Esta, Sucesivamente, es un paso importante para determinar si un planeta tiene condiciones propicias para la vida.
CHEOPS se desarrolló como parte de una asociación entre la Agencia Espacial Europea (ESA) y Suiza. Bajo el liderazgo de la Universidad de Berna y la ESA, un consorcio de más de cien científicos e ingenieros de once estados europeos participó en la construcción del satélite durante cinco años.
CHEOPS comenzó su viaje al espacio el miércoles, 18 de diciembre 2019 a bordo de un cohete Soyuz Fregat desde el puerto espacial europeo en Kourou, Guayana Francesa. Desde entonces, ha estado orbitando la Tierra en una órbita polar en aproximadamente una hora y media a una altitud de 700 kilómetros siguiendo el terminador.
