Naujasis NASA pasididžiavimas: kuo ypatingas planetų medžiotojas TESS ir kuo jis skirsis nuo Keplerio

TESS misijos planavimas prasidėjo dar 2005 metais, kai net Keplerio teleskopas nebuvo pradėjęs savo darbo, tačiau egzoplanetų gausa abejonių nekėlė.

Tiesa, iš pradžių kurta privačiomis lėšomis, tik 2008 metais pasiūlyta NASA, o priimta tik 2013 metais, taigi pats teleskopas buvo ruošiamas pastaruosius penkerius metus.

Nors ir Kepleris, ir TESS ieškos tranzituojančių egzoplanetų, abi misijos gerokai skiriasi tarpusavyje. Kepleris ketverius metus stebėjo vieną dangaus plotelį, maždaug dvigubai didesnį už Didžiųjų Grįžulo ratų „kaušą“, Gulbės žvaigždyne. Šiame plotelyje jis žiūrėjo į kiek daugiau nei 100 tūkstančių žvaigždžių, o surinktuose duomenyse jau aptiktos daugiau nei 2500 patvirtintų planetų bei daugiau nei 5000 planetų-kandidačių.

TESS per dvejus metus apžvelgs 85 procentus dangaus ploto, tiesa, ne į viską žiūrės vienu metu. Pirmuosius metus bus stebimas pietų pusrutulis. Jis sudalintas į 13 stebėjimų laukų, kurie persidengia prie ašigalio, taigi tas regionas bus stebimas visus metus, o likusi dalis – tik po keturias savaites.

Antruosius misijos metus analogiškai bus stebimos šiaurės pusrutulio žvaigždės. Į TESS akiratį turėtų patekti daugiau nei pusė milijono žvaigždžių, iš kurių 200 tūkstančių yra atrinktos detalesniems stebėjimams, darant nuotraukas kas dvi minutes, o likęs stebėjimų laukas fotografuojamas kas pusvalandį.

TESS stebimos žvaigždės didžiąja dalimi yra gerokai arčiau mūsų, nei Keplerio. Keplerio stebėjimų lauke esančios žvaigždės daugiausiai nutolusios per kiloparseką ir daugiau, o didžioji dalis TESS stebimų žvaigždžių – per šimtą-kitą parsekų. Tokia žvaigždžių imtis parinkta iš dalies dėl stebėjimų trukmės. Keturios savaitės, skirtos vieno laukelio stebėjimams, apriboja, kokias planetas ir prie kokių žvaigždžių įmanoma aptikti. Aptikimui užfiksuoti reikia pamatyti bent tris planetos tranzitus – tik taip galima atmesti atsitiktinio pritemimo ar žvaigždės dėmių alternatyvas. Keturių savaičių stebėjimai reiškia, kad maksimali aptinkamos planetos metų trukmė yra trumpesnė nei dvi savaitės. Be to, žvaigždės turi būti pakankamai ryškios, kad kiekvieną tranzitą būtų įmanoma identifikuoti. Dauguma žvaigždžių, parinktų detalesniems stebėjimams, yra artimesnės ir blausesnės, taip siekiant padidinti tikimybę, kad prie jų esančios planetos bus aptiktos.

Kiek planetų gali aptikti TESS? Tikslaus atsakymo, žinoma, neturime, bet jis turėtų siekti tūkstančius, jei ne dešimtis tūkstančių. Bent pagal vieną, gana detalų, įvertinimą, iš TESS galime tikėtis daugiau nei 10 tūkstančių planetų: kiek daugiau nei tūkstantis prie atrinktų 200 tūkstančių žvaigždžių, o likusios – prie kitų, ne taip detaliai stebimų. Tiesa, didelė šių planetų dalis bus planetos milžinės ant aptikimo ribos, kurių egzistavimą patvirtinti ir jas analizuoti gali būti labai sudėtinga; atmetus jas lieka apie 4500 planetų. Tai irgi labai didelis skaičius, palyginamas su Keplerio misijos rezultatais, bet numatomas gauti per dvigubai trumpesnį laiką. Tarp šių planetų apie 50 gali būti maždaug Žemės dydžio objektai.

Tiesa, visas aukščiau aprašytas įvertinimas remiasi dabar žinoma informacija apie egzoplanetų dažnumą ir savybes, pasiskirstymą prie skirtingų tipų žvaigždžių ir skirtingais atstumais nuo jų. Realybė gali pasirodyti esanti kitokia. Niekas nesitiki kardinaliai supratimą keičiančių atradimų, kaip buvo egzoplanetų paieškų eros pradžioje prieš du dešimtmečius, bet realybė tikrai gali pasirodyti esanti kitokia, nei prognozės. O rezultatų teks šiek tiek palaukti. Štai Kepleris per pirmus pusantro mėnesio stebėjimų aptiko penkias naujas planetas, bet apie jas paskelbta buvo tik po pusmečio. Po pusantrų metų pirmą kartą aptiktos dvi planetos prie vienos žvaigždės. Didieji atradimai buvo paskelbti 2014 ir 2016 metais. Panašių laiko intervalų galima tikėtis ir su TESS, nes iš teleskopo gautus duomenis apdoroti užtruks ne vieną mėnesį.

Jei TESS aptiktos planetos puikiai atitiks prognozes, ar tai reiškia, kad nebuvo daug prasmės siųsti šį teleskopą į kosmosą? Tikrai ne. Visų pirma, papildomi keli tūkstančiai planetų padvigubins dabar žinomų planetų skaičių, taigi visi statistiniai įvertinimai apie jų pasiskirstymą bus reikšmingai pagerinti. Antra, santykinai artimų žvaigždžių stebėjimai reiškia, kad aptiktas planetas vėliau bus gerokai lengviau stebėti kitais teleskopais – ir nuo Žemės paviršiaus, ir iš orbitos. Keplerio aptiktos planetos sukasi aplink žvaigždes, kurias detaliai stebėti įmanoma tik galingiausiais šiandieniniais prietaisais. TESS stebimos žvaigždės vidutiniškai yra 2-4 ryškiais, t. y. 6-40 kartų šviesesnės. Vadinasi, aptiktas planetas bus galima stebėti didesniu teleskopų skaičiumi. Be to, aptiktų planetų bus visose dangaus dalyse, tad stebėjimų neribos nei Žemės, nei Saulės padėtis danguje. Tad TESS atlikta apžvalga padės gerokai praplėsti supratimą apie egzoplanetų savybes, naudojant kitus instrumentus.

Apie egzoplanetų paieškas pradėta kalbėti labai seniai. Keplerio teleskopo idėja kilo dar 1982 metais, dešimt metų iki pirmosios egzoplanetos atradimo. Pirmieji atradimai apvertė mūsų supratimą apie planetų įvairovę ir formavimąsi. Kepleris pakeitė mūsų supratimą apie tai, kiek daug planetų yra Galaktikoje. TESS tikrai gali atverti naujus, anksčiau nematytus egzoplanetų pažinimo puslapius.