Kepler - космический телескоп для поиска планет

[Borislаv]

Насчет планируемой послезавтра конференции, какое-то двойственное впечатление. С одной стороны на спектрографе HIRES должны были пройти первые наблюдения по программе, как раз в прошедшем месяце 29-31 июля.

http://nexsci.caltech.edu/missions/KeckSolicitation/proposal-current.shtml

2009B W. Borucki NASA Ames Key Follow-up Observations of Kepler Targets x HIRESr

http://www2.keck.hawaii.edu/observing/schedule/index.php

Borucki users HIRES 29-31.07.2009, 01-09.09.2009, 3-5.10.2009, 28-29.10.2009

С другой стороны люди близкие к организации конференции пишут, что ничего нового не покажут, только подтвердят уже заранее открытые планеты на поле Кеплера.

http://www.spaceref.com/news/viewpr.html?pid=28885

Editor's's note: According to multiple sources, Kepler has not found anything "new". However it has successfully detected at least one previously discovered substellar object circling another star. In other words, this amazing little spacecraft works!

http://www.nasa.gov/home/hqnews/2009/aug/HQ_09_180_Kepler_First_light.html
Эх, как и ожидалось товарищи оказались правы. Никаких открытий не было презентованно, только подтвердили 3 уже известных транзитных планеты на поле Кеплера. Для горячего юпитера HAT-P-7 удалось зарегистрировать и вторичное затмение и смену фаз. По вторичному затмению удалось определить температуру - 4310 Фаренгейтов (забыл уже как это в Кельвины переводить  ). Также зарегистированно тепловое смещение впервые обнаруженное у Ипсилон Андромеды b. Также удалось определить, что орбита циклическая. Подтверждают, что точность фотометрии Кеплера соответствует заданым параметрам. Про проблемы не слова, значит после 2 июля никаких сбоев не происходило.

[OCTPOB]

Для горячего юпитера HAT-P-7 удалось зарегистрировать и вторичное затмение и смену фаз. По вторичному затмению удалось определить температуру - 4310 Фаренгейтов (забыл уже как это в Кельвины переводить).

При таких балшых температурах достаточно разделить на 1,8. В данном случае получаем около 2200 K. Тёпленько, аднака...

[Dayan]

Эх, как и ожидалось товарищи оказались правы. Никаких открытий не было презентованно, только подтвердили 3 уже известных транзитных планеты на поле Кеплера. Для горячего юпитера HAT-P-7 удалось зарегистрировать и вторичное затмение и смену фаз. По вторичному затмению удалось определить температуру - 4310 Фаренгейтов (забыл уже как это в Кельвины переводить  ). Также зарегистированно тепловое смещение впервые обнаруженное у Ипсилон Андромеды b. Также удалось определить, что орбита циклическая. Подтверждают, что точность фотометрии Кеплера соответствует заданым параметрам. Про проблемы не слова, значит после 2 июля никаких сбоев не происходило.

Ну тут хоть что-то (вторичное затмение, смена фаз, тепловое смещение и т.д. у давно открытой планеты).
Интересно, когда же будет следующая конференция по результатам прихода второго пакета данных с Кеплера? (20 августа ) Скорее всего еще не известно даже самим участникам проекта.

[Timur]

Хотел повторить вопрос, который уже когда-то задавал. Можно ли понять, попадает ли объект с конкретными координатами на одну из матриц Кеплера или нет?

http://kepler.nasa.gov/cgi-bin/ra2pix.pl

Юр, спасибо огромное!
Сейчас проверил свои две катаклизмические переменные, открытые когда-то по ГАИЩ-евским пластинкам, и одна из них, V585 Lyr попадает на 17 детектор Кеплера на Row 506.2, Colum 590.3. Так как звезда вспыхивает очень редко, но мощно - буду ждать вспышки, и тогда наверное будет надежда, что Кеплер что-то пропишет. Интересно, а сейчас хотя бы единичные снимки с любой из матриц доступны в Сети?

[Александр Репной]

Телескоп "Кеплер" нашел атмосферу у экзопланеты
http://www.lenta.ru/news/2009/08/07/atmosphere/

[Borislаv]

Интересно, когда же будет следующая конференция по результатам прихода второго пакета данных с Кеплера? (20 августа ) Скорее всего еще не известно даже самим участникам проекта.

Ну известно, что покрайней мере в декабре этого подведут промежуточные итоги работы.

http://www.nasa.gov/pdf/314268main_Kepler_presskit_2-19_print.pdf

After several months of data processing and confirmation by ground-based telescopes, scientists hope to announce their first results approximately in December 2009 at NASA Headquarters during a NASA Science Update briefing about giant planets found in short-period orbits.
Approximately in December 2010, scientists expect to announce any discoveries they have made in the first year. This will be the first possible announcement of Earth-size planets in the habitable zones of M-type stars, which are stars smaller and cooler than the sun.
Discovery of Earth-size planets in Earth-like orbits requires nearly the full lifetime of the 3.5 year mission, although in some cases three transits are seen in just a little more than two years. Other results that require the full 3.5 years of data are: Planets as small as Mars in short period orbits, which utilizes the addition of dozens or more transits to be detectable; and the detection of giant-inner planets that do not transit the star, but do periodically modulate the apparent brightness due to reflected light from the planet.
Approximately in December 2011, scientists are expected to announce any discoveries made during the first two years of the mission. The announcement will be made at NASA Headquarters and later at the January 2012 American Astronomical Society (AAS) meeting held in Seattle, Wa., as well as at NASA’s Ames Research Center. This will be the first possible announcement of Earth-size planets in the habitable zones of K-type stars.
Around December 2012, scientists are expected to announce any discoveries made during the first three years of the mission. The announcement will be made at NASA Headquarters and later at the AAS meeting held in Austin, Texas, as well as at NASA’s Ames Research Center. This is the first possible announcement of Earth-size planets in the habitable zones of solar-like or G stars.

[Borislаv]

Кстати пара наглядных картинок с прошедшей пресс-конференции



И абстракт статьи

http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/325/5941/709

Ten days of photometric data were obtained during the commissioning phase of the Kepler mission, including data for the previously known giant transiting exoplanet HAT-P-7b. The data for HAT-P-7b show a smooth rise and fall of light from the planet as it orbits its star, punctuated by a drop of 130 ± 11 parts per million in flux when the planet passes behind its star. We interpret this as the phase variation of the dayside thermal emission plus reflected light from the planet as it orbits its star and is occulted. The depth of the occultation is similar in photometric precision to the detection of a transiting Earth-size planet for which the mission was designed.

Т.е. точность данных Кеплера около 11 частей на миллион, это вполне достаточно для обнаружения землеподобной планеты.

На соседнем форуме кстати Имхотеп выложил прекрасный перевод одной из участницы проекта о том, как непросто шло развитие проекта. Не могу не поделится со своими друзьями им здесь.

Первые научные результаты “Кеплера”
Натали Баталья, август 2009

Ровно через 5 месяцев после запуска аппарата “Кеплер” НАСА проведет пресс-конференцию, на которой будут представлены первые научные результаты. Первые научные результаты. Я с большим удовольствием смакую эти слова. Будет недостаточно просто написать о научных данных или атмосфере, царящей в команде проекте, когда в центр Эймса поступили первые данные. Я должна вернуться назад, чтобы рассказать всю историю.
В 1971 году Розенблатт опубликовал статью, в которой заявлял, что методом транзитной фотометрии на небольших наземных телескопах можно обнаружить планеты размерами с Марс. Вилльям (Билл) Боруцки воспроизвел его результаты. В 1984 году он опубликовал похожую статью, которая отличалась в одном существенном аспекте – в размере планет, которые можно обнаружить при наземных наблюдениях. Он утверждал, что земная атмосфера не позволит зарегистрировать планету с размерами меньше газового гиганта. Чтобы обнаружить планету земных размеров придется вывести телескопы в космос.

В конце 80-х годов НАСА объявило о программе Discovery, целью которой было изучение Солнечной системы,. Первое извещение о проведении конкурса концептуальных исследований было выпущено в 1992 году. Бюджет программы и ее цели как раз подходили под научные работы, которые хотел провести Боруцки. Он собрал команду и подал заявку на миссию, получившую название FRESIP – “FRequency of Earth-Sized Inner Planets”. Заявка была отклонена. Причина: считалось, что не существет достаточно чувствительных детекторов. Боруцки в ответ организовал в Эймсе семинар, пригласив экспертов в этой области обсудить, какие научные исследования могут быть выполнены в миссии типа FRESIP.

В 1994 году управление программ Discovery выпустило извещение о конкурсе на первую полноценную миссию малого класса. Команда Боруцки снова подала заявку, в которой в одну из точек Лагранжа предлагалось вывести телескоп с ПЗС-фотометром. Заявка была отклонена. Причина: опыт космического телескопа Хаббл показывал, что FRESIP будет слишком дорог для программы Discovery, чьим девизом было “быстрее, лучше, дешевле”. Следовало пересмотреть проект. Тем временем команда в Эймсе опубликовала статью, где на лабораторных экспериментах демонстрировалось, что современные ПЗС-детекторы действительно способны дать точность, необходимую для обнаружения транзита землеподобной планеты возле звезды типа Солнца.

Следующий конкурс программ Discovery состоялся в 1996 году. В этот раз Карл Саган, Джилл Тартер и Дэйв Кох немного припудрили пирог, который мы пытались продать. Они переименовали проект FRESIP в “Кеплер” – имя, которому суждено вдохновлять и покорять воображение. Команда уделила особое внимание бюджету, организовав 3 различные оценки стоимости проекта, была выбрана более дешевая солнечная орбита, были подтверждены возможности ПЗС-детекторов. Но миссия опять была отклонена. Причина: никто никогда не проводил автоматическую фотометрию десятков тысяч звезд одновременно. Возможно ли такое? Боруцки предстояло попробовать.

В 1997 году родился проект “Вулкан”. Ликская обсерватория разрешила Боруцки использовать один из старых заброшенных куполов, купол Крокера. Он нанял инженеров, которые починили купол и его приводы, он нашел старые линзы и взял взаймы ПЗС-матрицу, а слесари из центра Эймса сделали колонну для крепления телескопа. Финансирование шло из остаточных расходов. Что-то удалось выпросить в Эймсе, что-то пришлось придумывать самим. Нужда – мать изобретения. Над телескопом смонтировали экран, защищающий его от дождя, проникавшего сквозь ржавый купол, из тефлонового ведерка из-под краски смастерили корпус для калибровочной лампы. Кто знал, что тефлон будет так хорошо рассеивать свет? Со временем маленькая обсерватория стала полностью автоматизированным комплексом, подсоединенным к метеостанции, которая сообщала ей, можно ли открывать купол и фотографировать небо. “Вулкан” был полигоном Боруцки, а его команда научилась проводить автоматическую фотометрию десятков тысяч звезд одновременно.

Дэйв Кох, заместитель научного руководителя, возглавил проект по технической демонстрации “Кеплера”. В рекордное время был построен телескоп, который должен был смотреть в ненастоящее небо. Звезды моделировались дырочками в металлической пластине, освещаемой лампой с обратной стороны. Для воспроизведения сигнала от транзитных планет Кох поместил в дырки тонкие проволочки. При включении тока силой в 1 мА проволочка немного расширялась, уменьшая количество света, проходящего через дыркую Величина эффекта была сравнима с уменьшением блеска звезды при транзите землеподобной планеты. С помощью этого оборудования и разработанных программ команда показала, что может “найти” транзиты даже в условиях приближенных к космическим. Посмотрим, что еще придумает комиссия программ Discovery!

В 2000 году был объявлен новый конкурс. В ПЯТЫЙ раз команда подала заявку и на этот раз более удачно – они стали одним из трех проектов, кому было предложено подготовить к 2001 году более подробное техническое предложение. Наконец в декабре 2002-го “Кеплер” был отобран в качестве 10-й миссии “Дискавери“. Успех пришел через 21 год после публикации Розенблатта, через 18 лет после появления идеи космической миссии и после 10 лет уточнений и улучшений исходного проекта.

В конце периода ввода “Кеплера” в эксплуатацию научная группа взяла 10-дневный набор технических измерений и превратила их в 480 измерений относительной яркости 52000 звезд. Развертка измерений по времени дает кривую блеска. Первые кривые блеска выглядели захватывающе. Мы схватили энциклопедию переменных звезд в попытке определить различные типы звезд, но быстро поняли, что для большинства кривых эти типы просто неизвестны. После многих лет, даже десятилетий изучения данных с наземных телескопов к данным с “Кеплера” было трудно привыкнуть. Многие кривые выглядели будто нарисованные тонким маркером. Я послала одну из кривых коллеге и получила просьбу прислать исходные данные, а не “сглаженные” данные без шума. На что я с большим удовольствием ответила, что это и есть исходные данные.

Одна из первых вещей, что мы сделали, это посмотрели кривые блеска известных транзитных планет в поле “Кеплера”. Великолепно! Мы немедленно увидели покрытие HAT-p-7b. Никакой сложной обработки по выделению сигнала, вот он, мы могли видеть его своими глазами. И затем мы поняли, что величина наблюдаемого сигнала сравнима с величиной сигнала от землеподобной планеты у солнцеподобной звезды. Вторичный транзит HAT-p-7b демонстрировал, что оборудование и софт способны найти обитаемый мир!!

Достигнута новая веха и команда полна оптимизма в том, что аппарат и дальше будет “видеть” столь же зорко, как сейчас. “Первые научные результаты”. Я повторяю эти слова в ожидании великих открытий, которые ждут нас впереди.

В общем человечество начало движение к обитаемым планетам!

[Kirill648]

Да на кэплер очень большие надежды)))

[dims]

Блин, ну почему у них бывает такая вот нормальная научная работа!?

[Borislаv]

http://kepler.nasa.gov/about/manager.html
Вчера был успешно принят второй основной пакет собранных научных данных. Пишут, что его собирали с начала июля, т.е. со времени последнего safing event. Несовсем понятно, а что стало с данными собираемыми между 18.05 и 02.06? Никаких новых сбоев не было зафиксировано. Третий пакет планируется передать 17-18 сентября.

В общем, если я правильно понимаю пока собранны данные, как минимум за 84 суток (12.05-(15.05)-18.06; (03.07)-20.08). Это где-то 5-10 процентов от общего объема необходимого для обнаружения аналогов Земли.

[anovikov]

Еще раз, как интерпретируется большой провал и маленький провал на графике? Пологий рост и потом снижение - это из-за изменения яркости планеты при обращении вокруг звезды за счет фаз, это я понял.

А, понял. Большой провал - транзит (закрытие части звезды планетой), маленький - покрытие (исчезновение блеска планеты вообще).

[Borislаv]

Хотел повторить вопрос, который уже когда-то задавал. Можно ли понять, попадает ли объект с конкретными координатами на одну из матриц Кеплера или нет?

http://kepler.nasa.gov/cgi-bin/ra2pix.pl

Юр, спасибо огромное!
Сейчас проверил свои две катаклизмические переменные, открытые когда-то по ГАИЩ-евским пластинкам, и одна из них, V585 Lyr попадает на 17 детектор Кеплера на Row 506.2, Colum 590.3. Так как звезда вспыхивает очень редко, но мощно - буду ждать вспышки, и тогда наверное будет надежда, что Кеплер что-то пропишет. Интересно, а сейчас хотя бы единичные снимки с любой из матриц доступны в Сети?

А помоиму это все таки не то. Ведь попадание звезды на матрицу Кеплера еще не о чем не говорит. Хоть размер матрицы и 100 Мегапикселей, считывается то информация только со 150 тыс. в первый год, и 100 тыс. в последующие. Это связанно, с ограничениями в передаче данных с гелиоцентрической орбиты.
Поэтому то и создан специальный каталог целей Кеплера, из которого убрали к примеру все переменные, звезды-гиганты, белые карлики и т.д.

9 версия этого каталога к примеру находится по этой ссылке
http://whitedwarf.org/palebluedot/text.html

[Borislаv]

Еще раз, как интерпретируется большой провал и маленький провал на графике? Пологий рост и потом снижение - это из-за изменения яркости планеты при обращении вокруг звезды за счет фаз, это я понял.

Большой провал, это первичное затмение, когда планета проходит по диску звезды. Малый провал это вторичное затмение, когда планета проходит за звездой. Изменение яркости связано с изменением фаз планет. Теоретически из крутизны кривой можно выделить температурную карту планеты и угол наклона (правда температура определяется по ИК-диапозону).

[Dayan]

http://kepler.nasa.gov/about/manager.html
Вчера был успешно принят второй основной пакет собранных научных данных. Пишут, что его собирали с начала июля, т.е. со времени последнего safing event. Несовсем понятно, а что стало с данными собираемыми между 18.05 и 02.06? Никаких новых сбоев не было зафиксировано. Третий пакет планируется передать 17-18 сентября.
В общем, если я правильно понимаю пока собранны данные, как минимум за 84 суток (12.05-(15.05)-18.06; (03.07)-20.08). Это где-то 5-10 процентов от общего объема необходимого для обнаружения аналогов Земли.

Интересно, на основании уже первого и второго пакетов можно найти новые коротко-(и не очень) периодические планеты (горячие или теплые юпитеры, нептуны, суперземли) в поле Кеплера? Мне представляется каким-то странным результат о подтверждении только одной уже найденной ранее планеты HAT-P-7b, и даже ни одного нового горячего юпитера!

[Виктор Хорошев]

Найти можно, потом будет проблема со спектральным подтверждением. На телескопе Keck на проверку данных Кеплера выделены ночи 29-31.07.2009, 01-09.09.2009, 3-5.10.2009,
28-29.10.2009.

http://www.unmannedspaceflight.com/index.php?showtopic=1459&st=210

За это время мало что можно сделать. За первые три ночи, которые уже прошли, открытий точно еще не может быть. Первый отчет о конкретных результатах запланирован на декабрь - к этому времени открытия будут почти наверняка.

[Dayan]

Найти можно, потом будет проблема со спектральным подтверждением. На телескопе Keck на проверку данных Кеплера выделены ночи 29-31.07.2009, 01-09.09.2009, 3-5.10.2009,
28-29.10.2009.
http://www.unmannedspaceflight.com/index.php?showtopic=1459&st=210
За это время мало что можно сделать. За первые три ночи, которые уже прошли, открытий точно еще не может быть. Первый отчет о конкретных результатах запланирован на декабрь - к этому времени открытия будут почти наверняка.

Что-то совсем мало времени выделено на проверку данных с Кеплера. А до декабря еще ждать долго, но оно, надеюсь, того стоит.

[Джорж]

А зачем проверять данные? Ещё и с Земли! Если тесты прошли успешно, и есть подтверждённый горячий юпитер... Возникает ощущение - присутствия трудностей в этой миссии...

[Shandrik]

Потрясающие результаты!!!
Не ожидал, что такое возможно. Столько данных можно получить по графику! 

[Borislаv]

А зачем проверять данные? Ещё и с Земли! Если тесты прошли успешно, и есть подтверждённый горячий юпитер... Возникает ощущение - присутствия трудностей в этой миссии...

Есть три основных причины:

1) Размер пикселя матрицы Кеплера около 10 угловых секунд. Т.е. теоретически на пикселе кроме яркой звезды могут находится слабые затменные двойные, которые своими затмениями создавать примерно такой же эффект, как и планета у яркой звезды.

2) Планета размером с Юпитер по диаметру примерно равен позднему красному карлику. Планета размером с Землю по диаметру примерно равна белому карлику. Поэтому чтобы убедится в достоверности планеты ее будут взвешивать на спектрографах методом лучевых скоростей.

3) С определением массы зная радиус можно определить ее плотность. Т.е. понять из чего она в основном состоит - из газа или твердых веществ.

[Borislаv]

Найти можно, потом будет проблема со спектральным подтверждением. На телескопе Keck на проверку данных Кеплера выделены ночи 29-31.07.2009, 01-09.09.2009, 3-5.10.2009,
28-29.10.2009.
http://www.unmannedspaceflight.com/index.php?showtopic=1459&st=210
За это время мало что можно сделать. За первые три ночи, которые уже прошли, открытий точно еще не может быть. Первый отчет о конкретных результатах запланирован на декабрь - к этому времени открытия будут почти наверняка.

Что-то совсем мало времени выделено на проверку данных с Кеплера. А до декабря еще ждать долго, но оно, надеюсь, того стоит.

Поясню на всякий случай. Время на больших телескопах распределяется на семетр (полугодие) вперед. Есть правда еще т.н. директорский резерв (время необходимое для срочных наблюдений), Кеплер естественно к ним не относится.

В окончательном подтверждение кандидатов Кеплера (т.е. определение массы методом лучевых скоростей) скорее всего будут участвовать три телескопа - Keck-1, HET и WHT. Это 4-10 метровые телескопы оборудованные сверхточными спектрографами.

Рассмотрим каждый случай по отдельности

Keck. Известно, что основная компания в текущем семестре будет проходить с 1 по 9 сентября.
9 ночей подряд это мало? Кек это 10-метровый телескоп, а значит его собирающая площадь примерно в 10 раз, больше чем у HAPRS, установленный на 3.6-метровом телескопе.
Т.е. если для Корот-7 приходилось делать 20-минутные экспозиции в ESO, то HIRES (спектрограф установленный на Кек-1) будет делать тоже самое за 2-минутные экспозиции.
Стандартная наблюдательная ночь длится порядка 10 часов. Итого за 9 суток можно сделать 10*9*(60/2)=2700 RV-замеров!
Спрашивается зачем столько?
Кеплер наблюдает около 145 тыс. карликов главной последовательности. Частота горячих юпитеров у них около 1%. Итого в данных Кеплера около 1500 новых горячих юпитеров. Понятно дело, что только около 10 процентов (150) из них будут транзитными, однако и нетранзитные будут обнаружены по характерной кривой смены фаз. На открытие горячего юпитера тратится примерно 10 RV-замеров. Значит без учется ложных кандидатов за эти 9 ночей можно открыть 270 новых горячих юпитеров. На перенацеливание телескопа будет уходить сравнительно мало времени, так как кандидаты компактно расположены в одной области (т.н. поле Кеплера).

HET Это тоже 10-метровый телескоп оборудованый высоточным спектрографом HRS. К сожалению его наблюдательная программа в сети недоступна, поэтому тут сказать ничего нельзя. Тем более, что телескоп не является на 100 процентов подвижным. Хотя на нем ведутся поиски планет у сразу около 1000 желтых звезд-гигантов, т.е. этот телескоп имеет большой опыт работы по экзопланетам.

WHT Четырехметровый телескоп, на котором в следующем году начнет работу северный аналог HAPRS - HARPS-NEF. Хотя понятное дело пока точно ничего не известно о распределение наблюдательного времени на нем, однако в сети доступна рекомендация Женевской группы о распределение времени для его использованию по Кеплеру, датируемая еще февралем 2007 года:
http://obswww.unige.ch/Instruments/harps_north/science/White_Paper.txt

При прочтение этого документа очевидно, что задача (а) будет выполняется где-то в 2012-2013 годах, а 2-месячный лимит в первые годы работы спектрографа будет расходывается на "взвешивание" короткопериодичных земель, суперземель и нептунов с производительностью до порядка 60 планет в год.