Schauen Sie sich diesen Sonntag an und winken Sie Kepler zu - - Die Wissenschaften - 2020

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Anonim

Wenn seine Mission zu Ende geht, wird das Planeten-Jagd-Weltraumteleskop seinen Blick nach Hause richten, um ein Bild von der Erde zu machen

Nachdem das meiste Jahrzehnt von unserem Sonnensystem aus nach dem Blick auf die Exoplaneten der Milchstraße gesucht wurde, geht das Kepler-Weltraumteleskop der NASA in den Ruhestand, indem es sich umdreht und ein Foto von zu Hause macht. Wenn Sie am 10. Dezember in die Nähe des Sternbildes Capricornus blicken, wird das alternde, ehrwürdige Raumschiff aus einer Entfernung von etwa 100 Millionen Kilometern zurückschauen.

Einige Astronomen haben eine Social-Media-Kampagne "#waveatkepler" gestartet, in der Hoffnung, dass Menschen auf der ganzen Welt das Weltraumteleskop, das seit seiner Einführung im Jahr 2009 die Astronomie revolutioniert hat, innehalten, nachschlagen und begrüßen werden mit seiner Suche nach erdähnlichen Exoplaneten. Von den Tausenden von Welten, die Kepler entdeckte, fanden Astronomen nicht nur einige, die der Erde ähneln könnten. Sie haben auch tiefgreifende Schlussfolgerungen gezogen. Zum einen wissen wir jetzt, dass im Durchschnitt jeder Stern in unserer Galaxie einen Planeten hat, und die typische Welt scheint größer als die Erde zu sein, aber kleiner als Neptun - eine Sorte, die in unserem Sonnensystem seltsam fehlt. Aber nach all dieser Produktivität ist Kepler schon seit Jahren auf den letzten Beinen, durch Hardware-Ausfälle erschüttert. Eine Missionserweiterung mit dem Namen „K2“ entwickelte neue Wege, um das verkrüppelte Raumfahrzeug zu bedienen, was ihm eine vorübergehende Gnadenfrist verschaffte. Aber die Reise ist jetzt zu Ende, als die Treibstoffvorräte schwinden. Innerhalb von sechs Monaten bis zu einem Jahr erwarten die NASA-Missionsplaner, dass Keplers Leben endet.

"Kepler hat seine ganze Zeit damit verbracht, nach Planeten wie der Erde zu suchen", sagt James Davenport, Postdoc-Forscher an der Western Washington University und Mitbegründer des #waveatkepler-Einsatzes. "Eines der letzten Dinge, die es tun wird, ist, sich umzudrehen und zufällig ein Bild von Zuhause aufzunehmen - von dem, was es die ganze Zeit gesucht hat."

Aber das Bild ist nicht etwas, das Sie ausdrucken und an Ihrer Wand hängen, sagt Davenport. Wie ein überbelichtetes Foto der Sonne, das von einem Smartphone aufgenommen wird, erscheint Keplers Erdbild als heller Fleck. Tatsächlich fügt er hinzu: „Kepler ist möglicherweise das schlechteste Setup für die Aufnahme dieses Fotos.“ Das Teleskop war so konzipiert, dass es Planeten um Sterne sucht, die Tausende von Lichtjahren entfernt sind, sodass es eine große Belichtungszeit von 30 Minuten pro Minute hat erschossen - um so viel von diesem schwachen Licht wie möglich aufzufangen. Es hat auch ein sehr großes Sichtfeld, was bedeutet, dass es viele Sterne gleichzeitig abbilden kann, aber diese weitreichende Perspektive ist mit Kosten verbunden - die resultierenden Bilder sind niedrig aufgelöst und körnig. Für die meisten Keplers Mission haben die Wissenschaftler bewusst vermieden, das Teleskop auf die Planeten unseres Sonnensystems zu richten, weil sie denken, sie wären nur helle Belästigungen. Warum also die Erde jetzt belästigen?

Vieles über diese interplanetare Glamour-Aufnahme ist ein Zufall, und die Tatsache, dass Kepler dazu verwendet wird, mehr als nur Exoplaneten zu studieren. Die NASA hatte bereits am 10. Dezember beschlossen, Keplers Kamera auf die Vorderseite des Orbits zu richten, um nach Supernovae zu suchen. Die Erde ist nur ein paar Tage als Bonus im Blickfeld. Dieses Photobombing findet statt, weil Kepler sich in einem erdnahen Orbit befindet. Dies bedeutet, dass er langsam der Erde um die Sonne folgt und sich allmählich immer weiter von unserem Planeten entfernt. Es ist normalerweise von uns weg und in Richtung des Weges, den es bereits zurückgelegt hat, in eine Richtung gerichtet, die erdgebundene Astronomen wegen des störenden Tageslichts nur kurz in der Dämmerung scannen können. Am 7. Dezember werden Astronomen der NASA die Kamera so umstellen, dass sie nach vorne blickt, sodass sie nachts dasselbe Feld vom Himmel aus beobachten können. In den nächsten 80 Tagen werden Kepler- und Bodenteleskope über 9.000 Galaxien überwachen, um einen erwarteten Zug zwischen 15 und 40 Supernovae zu erreichen. Die Erde wird in den ersten Tagen in Keplers Sichtfeld sein. "Wir hatten die Gelegenheit, uns die Erde anzusehen, und auch wenn dies nicht unsere Entscheidungen beeinflusst hat, sind eine Menge wissenschaftlicher Ergebnisse, die wir aus K2 erhalten, zufällig", sagt Jessie Dotson, Projektwissenschaftlerin am NASA Ames Research Center.

Keplers Erdfotos werden uns wahrscheinlich nicht viel sagen, und direkte Bilder von Exo-Erden sind wahrscheinlich noch Jahrzehnte entfernt. Die Abschiedsaufnahmen des Teleskops könnten jedoch eine vorbereitende Vorschau für einige der ersten erdähnlichen Planetenbilder sein, die Astronomen möglicherweise in der Zukunft erfassen könnten, sagt Gregory Laughlin, ein Astrophysiker an der Yale University, der Kepler-Daten verwendet, aber nicht Teil des K2 ist Mannschaft. "Die ersten Bilder, die wir von extrasolaren Planeten erhalten, werden ähnlich niedrig aufgelöst und frustrierend irgendwie mehrdeutig sein", sagt er. "Interessant ist, wenn wir nicht wissen würden, dass dies die Erde ist, die fotografiert wird, dann gibt es viele verschiedene mögliche Interpretationen dessen, was gesehen wird."

Vor dem Schnappschuss benötigt das K2-Team 10 Stunden zusätzliche Daten, um zu sehen, wie sich die Erde in Keplers Detektor über einen einzelnen Pixelstreifen bewegt. Diese Informationen könnten den Astronomen dabei helfen, die wechselnde Helligkeit unseres Planeten mit seiner Rotationsrate zu korrelieren, d. H. Der Länge seiner Tage. Dotson glaubt nicht, dass dies umwerfend sein wird, aber es könnte interessant sein. "Wenn Sie sich vorstellen, dass Sie auf die Erde geblickt haben", sagt Dotson. „Wenn Sie es von dieser Seite betrachten, ist es glänzender als wenn Sie es sechs Stunden später von dieser anderen Seite betrachten. Das ist die Art von Informationen, die wir erhalten werden. “Wenn Sie ähnliche Helligkeitsänderungen auf einer weit entfernten Exo-Erde nachverfolgen, könnte dies auch die Länge des Tages deutlich machen.

So bescheiden es auch sein mag, dieses minimal informative Bild ist nur das jüngste in einer langen Reihe meditativer Ansichten unserer Welt aus dem Weltraum. Der Astronom Carl Sagan hatte sich dafür ausgesprochen, ein ähnliches Bild mit der Weltraumsonde Voyager 1 aus mehr als vier Milliarden Kilometern Entfernung zu machen, als er auf seiner Reise aus unserem Sonnensystem aus Plutos Orbit ausstieg. Das so entstandene Bild „Pale Blue Dot“ wurde auf der ganzen Welt als klarster Ausdruck des verschwindend kleinen Platzes der Erde in einem riesigen Universum wahrgenommen und war eine Inspiration für Davenports Aufwachsen. "Jeder, den Sie jemals gekannt haben, jeder Krieg, der jemals geführt wurde, jeder Mensch, der jemals gelebt und gestorben ist, hat an diesem kleinen Punkt existiert", sagt er und parodiert Sagans eigene Gedanken über das demütigende Bild. "Das ist etwas sehr Poetisches."

Im Jahr 2013 winkte die Welt dem Cassini-Orbiter zu, als das Raumschiff vom Saturn wegschwebte, um eine Momentaufnahme der Erde zu machen. Der Curiosity - Rover bot 2014 einen Blick auf die Erde und seinen Mond von der Marsoberfläche. Und natürlich war es das "Earthrise" - Foto, das 1968 von der Besatzung von London aufgenommen wurde Apollo 8 von der Mondbahn. Es ist eine informelle „NASA-Tradition“, zurückzuschauen, woher Sie gekommen sind, sagt Dotson. "Es bringt nur das Ganze zum Kreis."

Diese Ansicht wiederum ist eine poetische Erinnerung daran, dass "wir hier auf diesem Planeten alle zusammen sind", sagt die Planetenforscherin Erin Ryan vom NASA Goddard Space Flight Center, die zusammen mit Davenport die #waveatkepler-Kampagne mitbegründete. Diese Poesie schwingt auch bei anderen Astronomen mit. "Es ist irgendwie bezaubernd zu denken, dass man winkt und in den Weltraum schaut, und in diesem Moment schaut etwas da draußen auf dich", sagt Laughlin. Ein paar Monate nach der Kepl-Fotobombe der Erde, als die Daten schließlich heruntergeladen werden, zeigt das Bild einen körnigen, unauffälligen Planeten mit niedriger Auflösung in einer Entfernung von 100 Millionen Kilometern - eine Welt von Menschen, die in den Himmel schauen und winken.