A TESS, vagyis a Transiting Exoplanet Survey Satellite idén április 19-én indult útjára a SpaceX egyik Falcon–9-es rakétáján. Az űreszköz, ahogy a neve is mutatja, a fedési módszerrel kutat a Naprendszeren kívüli planéták után, mégpedig úgy, hogy nagyjából két év leforgása alatt gyakorlatilag a teljes égboltot „letapogatja”.

Járatlan utak

Hogy ezt megtehesse, és Keplernél közelebbi bolygókat is felfedezhessen, különleges pályát kellett elfoglalnia, olyat, amely maximális láthatóságot biztosít, ugyanakkor stabil és hőmérsékletileg is megfelelő a működéshez. A pálya kidolgozása éveket vett igénybe a Goddard Űrközpont és az Aerospace Corporation mérnökei részéről, akik

Egy erősen elliptikus pályáról van szó, amelynek periódusa fele a hold pályaidejének, vagyis az űrtávcső 13,7 nap alatt kerüli meg a Földet. Amikor a legközelebb van bolygónkhoz, 107 ezer kilométerre közelíti meg azt az Egyenlítő magasságában, tehát ekkor is jóval a legtöbb kommunikációs műhold felett marad. Földközelség idején sugározza haza a begyűjtött adatokat, antennáját lefelé irányítva nagyjából három óra alatt továbbítva azokat. Pályájának legtávolabbi pontja 371 ezer kilométerre van a felszíntől, jóval a Van Allen-sugárzási övezet felett.

A pálya nagy előnye ezen túl, hogy rezonáns volta miatt a Hold és a Föld űrtávcsőre kifejtett gravitációs hatásai gyakorlatilag kiegyenlítik egymást, különösen úgy, hogy a TESS legtávolabbi pontján 90 fokos pozícióban helyezkedik el a Holdhoz képest. Így az űreszköz évtizedekig stabil pályán maradhat mindenféle korrekció nélkül is. Ami pedig hasonlóan lényeges, az elfoglalt pálya gyakorlatilag zavartalanul tiszta rálátást biztosít az égbolt szinte teljes egészére úgy, hogy közben rendszeres kommunikációra is lehetőség van a földi állomásokkal, ráadásul a hőmérsékleti körülmények is stabilak.

Első fény

Ahogy a fenti videó is mutatja, a pálya elfoglalásához egy Hold körüli gravitációs hintamanőverre is szükség volt, amely során pályasíkot váltott a TESS. Közben pedig lezajlott a műszerek kalibrálása és ellenőrzése is, így a rendszer augusztus 7-én megkezdte küldetése tudományos szakaszát.

Az új űrtávcső küldetése során a teljes égbolt mintegy 200 ezer legfényesebb csillagát vizsgálja meg, periodikus változások után kutatva azok fényességében, amelyeket a csillag korongja előtt elvonuló, és annak fényét átmenetileg kitakaró exobolygók okozhatnak.

Hogy ez hogyan néz ki a valóságban, arra rögtön itt is van a tudományos szakasz első felvétele, amelyen jól láthatók a négy kamerának, és azok négy-négy detektorának képei. A 3-es és a 4-es kamera felvételein a Kis és Nagy Magellán-felhők, a Tejútrendszer két kísérő törpegalaxisa is látszik. Ezek 160 ezer fényévre vannak tőlünk és a déli féltekéről szabad szemmel is jól láthatók.

Az egyes detektorok képeit külön-külön megvizsgálva csillagok rengetegével találkozhatunk, köztük igazi ínyecségekkel is. A 4. kamera első detektorának felvételén például az R Doradus, egy mindössze 180 fényévre található változócsillag tűnik fel, amely annyira fényes a képen, hogy telítette az érzékelőt, hasonlóan a 2. kamera 1. detektorának képén látszódó vörös óriáshoz, a Beta Gruishoz.

200 ezer csillag

Ezen a ponton arra is érdemes kitérni, hogyan gyűjti az adatokat a TESS. Minden kamera egyenként 2 másodperces expozíciókkal egy 10 képből álló sorozatot készít a vizsgált területről, majd ezek a képek összesítődnek egy 20 másodperces expozícióvá, amelyről a rendszer leválogatja a korábban kiválasztott legfényesebb, nagyjából 1000 csillag fényváltozási adatait. Ezek a sorozatok elsősorban arra alkalmasak, hogy a csillagászok a csillagok felszínén zajló folyamatokat, a gáz áramlását vizsgálják, amelyből aztán következtetéseket lehet levonni az égitestek szerkezetére és méretére vonatkozólag.

A rendszer 60 képenként is összesíti az adatokat, szintén megvizsgálva a kiválasztott fényes csillagok fényváltozásait, ekkor már exobolygók okozta halványodások után kutatva az adatok közt. Végül 1800 expozíció után is összesítődnek az észlelések, 30 perces totális expozíciót biztosítva minden egyes detektor által vizsgált területről. Ez a végső, teljes felvétel, és a korábbi vizsgálatokból kinyert fényességváltozási adatok őrződnek meg az űrtávcső fedélzeti tárhelyén, a 2 másodperces felvételek pedig ekkor törlődnek, majd a folyamat kezdődik elölről.

Amikor a TESS földközelbe kerül (nagyjából két hetente egyszer), a tárolt adatokat továbbítja a földi állomásoknak. A fenti felvétel az első 30 perces expozíció, amelyet az űrtávcső készített. A következő egy év során a TESS 13 hasonló, 24° x 96°-os szektort fog vizsgálni a déli égbolton, minden egyes területet 27 napon keresztül fotózva, mielőtt továbblépne a következőre. Jelenleg már a második szektort vizsgálja, vagyis oldalirányba továbblépett eggyel a fentebb ábrázoltról.

Ha a déli égbolton végzett, a következő évben áttér az északira, és azt is hasonló felosztásban fotózza végig. A küldetés első, két éves szakasza során így összesen mintegy 200 ezer csillag felszínét és potenciális exobolygókból eredő halványodásait vizsgálja meg, az égbolt 85 százalékát tekintve át.

Bolygók, bolygók mindenütt

A Kepler űrtávcső pályafutásából kiindulva a TESS a szakértők becslései szerint 4500 – 20 ezer új exobolygót azonosíthat az első két év során. Az elmúlt 26 évben, az első exobolygó felfedezése óta nagyjából 4000 Naprendszeren kívüli planétát találtak a csillagászok,

És ez még csak a kezdet, hiszen ha az első két évben minden jól megy, a NASA várhatóan meghosszabbítja a küldetést. Ahogy említettük, a TESS elviekben évtizedekig megmaradhat megfigyelésileg optimális pályáján, ami alatt elképesztő mennyiségű adatot gyűjthet össze a környező csillagokról, az exobolygó-kutatók mellett a csillagászat számos más ágát is hosszú időre ellátva friss információkkal.

Ami a bolygófelfedezéseket illeti, két jelöltet máris azonosított az űrtávcső: egyikük, a Pi Mensae c egy fényes sárga törpe körül kering 60 fényévnyire, a másik, az LHS 3844 b pedig 49 fényévnyire, egy vörös törpe körül járja pályáját. A bolygókat a július 25. és augusztus 22. közötti, tehát részben még a tesztelési szakaszban gyűjtött adatok alapján azonosították, és bár létezésüket még legalább egy másik távcsővel is meg kell erősíteni, könnyen lehetséges, hogy ezek lesznek a TESS első „saját” bolygói.

A rendelkezésre álló adatok alapján úgy tűnik, hogy mindkét planéta földszerű, de egyik sem élhető, ugyanis túlságosan közel keringenek csillagukhoz ahhoz, hogy folyékony víz létezhessen felszínükön. A Pi Mensae c mindössze 6,27 földi nap alatt kerüli meg csillagát, az LHS 3844 b pedig alig 11 óra alatt. Az előbbinek egyébként van egy „testvére” is, 2001-ben ugyanis már felfedeztek egy bolygót a Pi Mensae körül: egy Jupiternél 10-szer nehezebb gázóriást.

***

Mivel a TESS közeli, többnyire 30–300 fényéven belüli, fényes csillagokat vizsgál (szemben a Keplerrel, amely inkább 300­–3000 fényévnyire „néz”), az exobolygó-jelölteket könnyebben lehet majd ellenőrizni, mint a Kepler űrtávcső potenciális találatai esetében. Ha az új műszer talál valamit, az rögtön megvizsgálható lesz másféle földi műszerekkel vagy űrtávcsövekkel is, így nemcsak ezek létezését lehet rögtön megerősíteni, de rövid időn belül részletes információk is megtudhatók lehetnek a felfedezett planétáról, például hogy van-e annak légköre, vagy hogy fizikai dimenziói alapján milyen összetételű lehet.

Egy szó mint száz, nagyon izgalmas idők jönnek: az utóbbi években rendkívüli módon felgyorsult az új exobolygók azonosításának üteme, és időnként szinte minden napra esett egy-egy új felfedezés. Mindez azonban semmi ahhoz képest, ami a következő években vár ránk.