Kepler - космический телескоп для поиска планет

[vika vorobyeva]

А зачем проверять данные? Ещё и с Земли!

Затем, что любая транзитная миссия (в том числе и Кеплер) отыскивает не планеты, а только планетные кандидаты. Из кривой блеска можно узнать, что объект такого-то радиуса (например, радиуса Юпитера) прошел по диску звезды. Но что это за объект? Планета? Коричневый карлик? Маломассивная звезда? Все они имеют ОДИНАКОВЫЙ размер, близкий к размеру Юпитера. Чтобы убедиться, что звезду затмила именно планета, мониторят лучевую скорость родительской звезды и из амплитуды колебаний лучевой скорости выясняют массу подозрительного объекта.
Надо сказать, обычно планет оказывается примерно 10% от числа планетных кандидатов. Остальные - коричневые карлики и маломассивные звезды главной последовательности.

Upd Пока писала, Борислав еще лучше ответил

[Джорж]

Списибо за исчерпывающие ответы!! Жаль только что всё так долго... Про землеподобные планеты ваще молчу... Несколько транзитов длиною в год каждый + подтвердить ... Дожить бы!!

[Dayan]

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.
...
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.

Т.е. времени на подтверждение (или опровержение) предоставлено не так уж мало, как может показаться с первого взгляда. Но, если будут открывать планеты размером с Землю, то времени нужно больше? И влияние таких планет на лучевую скорость родительской звезды наземные телескопы в принципе могут зарегистрировать? Тут нужна чрезвычайная точность.

[Borislаv]

Т.е. времени на подтверждение (или опровержение) предоставлено не так уж мало, как может показаться с первого взгляда.

Все зависит от размера телескопа и точности спектрографа

Но, если будут открывать планеты размером с Землю, то времени нужно больше? И влияние таких планет на лучевую скорость родительской звезды наземные телескопы в принципе могут зарегистрировать? Тут нужна чрезвычайная точность.

Тут сложный вопрос

К примеру в 2006 году NASA в экзопланетном обзоре про Кеплер писала:

http://planetquest.jpl.nasa.gov/documents/NavigatorScience2006.pdf
на 29 странице

Kepler will:
• Monitor over one hundred thousand distant stars for transits of planets as small as Earth.
• Derive a statistical knowledge of whether Earth-like planets are rare or commonplace.
• Determine the frequency of planets as a function of planetary radius, orbital period, and stellar type.

Т.е. на Кеплер возгалалась задача определения функции отношения между планетными радиусами, орбитальными периодами и спектральными типами звезд.
Про массу тут ничего не говорится.

В следующем году (2007) однако мы видим рекомендацию Женевской группы по HARPS-NEF для Кеплера
http://obswww.unige.ch/Instruments/harps_north/science/White_Paper.txt
В ней говорится, что определение масс аналогов Земли у звезд G5V типов и позднее возможно с 30 процентной точностью. Называется и время необходимое для этого.

(a) for 2 planets  (over 3 years)        - 160 h = 16 nights per year;

Т.е. где-то 160/2*3=240 часов или 24 ночи для определения массы одного аналога Земли (с 30 процентной точностью) на 4 метровом телескопе.
Также очевидно, что задача сильно упрощается тем, что заранее известен период планетного сигнала на периодиограмме, и наблюдения можно оптимизировать под него. Но похоже экономя наблюдательное время спектрографа придется растягивать интервал наблюдений на нем - т.е. делать его как минимум трехкратным периоду планетного кандидата. Т.е. для определения массы аналога Земли придется наблюдать его на спектрографе 3 года.

А следующем (2008 году) началась практическая реализация этой идеи (поиск землеподобных планет у Альфы Центавры)...

Как видно пока много теории и мало практики в этой области. С другой стороны Шкловский несколько десятков лет назад писал:

http://sovams.narod.ru/Library/Shklovsky/Part1.pdf

Третий способ — фотометрический, т. е. сводится к систематическому, по возможности точному, измерению блеска звезды. Так как по условию земной наблюдатель находится в плоскости орбиты планеты, то периодически каждые 11,9 года планета будет проектироваться на диск звезды. Подобное явление наблюдается и в Солнечной системе. Мы имеем в виду прохождение планет Венеры и Меркурия по диску Солнца. Так как планета — темное, не самосветящееся тело, то в случае, когда она проектируется на звезду, некоторая (малая) часть диска последней будет закрыта. Поэтому блеск звезды будет несколько уменьшен. Это аналогично явлению затменных переменных звезд (см. рис. 37).
Расчеты показывают, что при прохождении планеты размером с Юпитер через диск звезды, подобной Солнцу, ее блеск уменьшится на 0,01 звездной величины.
Интересно отметить, что такие малые изменения потока излучения от звезд современная электрофотометрия зарегистрировать уже может.
Вспомним, однако, что мы рассматривали очень маловероятный случай, когда направление «Солнце - звезда» лежит в плоскости орбиты планеты. Достаточно отклониться этому направлению всего лишь на 2 — 3 мин. дуги, как уже планета ни при каком положении не будет проходить через диск. Таким образом, и этот возможный способ наблюдения планет, обращающихся вокруг звезд, оказывается практически нереальным.

Так что прогресс налицо

[Borislаv]

Надо сказать, обычно планет оказывается примерно 10% от числа планетных кандидатов.

Думаю все же ложных кандидатов будет значительно меньше, чем у других фотометрических миссий.

http://www.oca.eu/cassiopee/COROTWeek10/Communications/latham.PPT
В этой презентации рассказывается как составлялся каталог Кеплера. Говорится, что на поле Кеплера есть около 2 миллиона звезд ярче 14,5 звездной величины. Для выделения из них похожих на Солнце широко использовались мультиобъектные спектрографы низкого разрешения. Как известно сейчас отобрано около 145 тыс.
Т.е. фактически в каталоге Кеплера осталось только 7 процентов звезд от всех находящихся в этой области. Многолетним наблюдениям подвергнутся только 100 тыс, значит в итоге это только 5 процентов звезд подобной яркости в этой области.

http://whitedwarf.org/palebluedot/text.html
Собственно по этой ссылке это и заметно. Для всех звезд определена температура, сила тяжести (log g) и металличность. Это говорит об их уже неплохой изучености. Надо как нибудь посортировать этот список по спектральным типам и металличности.

[Borislаv]

Обработал SQL-запросом

http://whitedwarf.org/palebluedot/KIC.txt

Общее число звезд - 145516

сортировка по температуре:
3000-4000 Кельвинов - 2703
4000-5000 Кельвинов - 45837
5000-6000 Кельвинов - 63803
6000-7000 Кельвинов - 29249
7000-8000 Кельвинов - 2685
8000-9000 Кельвинов - 932
9000-10000 Кельвинов - 306

сортировка по металличности

-2.60 - -2.50 15
-2.50 - -2.40 36
-2.40 - -2.30 0
-2.30 - -2.20 2
-2.20 - -2.10 7
-2.10 - -2.00 24
-2.00 - -1.90 60
-1.90 - -1.80 41
-1.80 - -1.70 54
-1.70 - -1.60 59
-1.60 - -1.50 187
-1.50 - -1.40 127
-1.40 - -1.30 106
-1.30 - -1.20 159
-1.20 - -1.10 208
-1.10 - -1.00 590
-1.00 - -0.90 865
-0.90 - -0.80 1047
-0.80 - -0.70 1570
-0.70 - -0.60 3149
-0.60 - -0.50 7713
-0.50 - -0.40 10330
-0.40 - -0.30 15205
-0.30 - -0.20 21896
-0.20 - -0.10 28083
-0.10 -  0.00 24926
 0.00 - +0.10 12772
+0.10 - +0.20 7947
+0.20 - +0.30 4261
+0.30 - +0.40 1956
+0.40 - +0.50 1282
+0.50 - +0.60 833
+0.60 - +0.70 5

сортировка по яркости

V=07.0 - 08.0 56
V=08.0 - 09.0 354
V=09.0 - 10.0 1004
V=10.0 - 11.0 2823
V=11.0 - 12.0 7189
V=12.0 - 13.0 17033
V=13.0 - 14.0 38257
V=14.0 - 15.0 78796

В общем как и планировалось большинство звезд - это желтые карлики. Немного удивительно, что большинство среди них имеют металличность ниже, чем у Солнца. Так же плоховато, что порядка половины звезды выборки слабее 14 звездной величины, что несомненно усложит их наземную проверку. К примеру в уже упоминавшемся документе пишут, что предпочтительней аналоги Земли искать у звезд ярче 12 звездной величины. Таких в выборке Кеплера около 10 тыс. или менее 10 процентов.

[Dayan]

Обработал SQL-запросом
http://whitedwarf.org/palebluedot/KIC.txt
Общее число звезд - 145516
сортировка по температуре:
3000-4000 Кельвинов - 2703
4000-5000 Кельвинов - 45837
5000-6000 Кельвинов - 63803
6000-7000 Кельвинов - 29249
7000-8000 Кельвинов - 2685
8000-9000 Кельвинов - 932
9000-10000 Кельвинов - 306
сортировка по металличности
-2.60 - -2.50 15
-2.50 - -2.40 36
-2.40 - -2.30 0
-2.30 - -2.20 2
-2.20 - -2.10 7
-2.10 - -2.00 24
-2.00 - -1.90 60
-1.90 - -1.80 41
-1.80 - -1.70 54
-1.70 - -1.60 59
-1.60 - -1.50 187
-1.50 - -1.40 127
-1.40 - -1.30 106
-1.30 - -1.20 159
-1.20 - -1.10 208
-1.10 - -1.00 590
-1.00 - -0.90 865
-0.90 - -0.80 1047
-0.80 - -0.70 1570
-0.70 - -0.60 3149
-0.60 - -0.50 7713
-0.50 - -0.40 10330
-0.40 - -0.30 15205
-0.30 - -0.20 21896
-0.20 - -0.10 28083
-0.10 -  0.00 24926
 0.00 - +0.10 12772
+0.10 - +0.20 7947
+0.20 - +0.30 4261
+0.30 - +0.40 1956
+0.40 - +0.50 1282
+0.50 - +0.60 833
+0.60 - +0.70 5
сортировка по яркости
V=07.0 - 08.0 56
V=08.0 - 09.0 354
V=09.0 - 10.0 1004
V=10.0 - 11.0 2823
V=11.0 - 12.0 7189
V=12.0 - 13.0 17033
V=13.0 - 14.0 38257
V=14.0 - 15.0 78796

В общем как и планировалось большинство звезд - это желтые карлики. Немного удивительно, что большинство среди них имеют металличность ниже, чем у Солнца. Так же плоховато, что порядка половины звезды выборки слабее 14 звездной величины, что несомненно усложит их наземную проверку. К примеру в уже упоминавшемся документе пишут, что предпочтительней аналоги Земли искать у звезд ярче 12 звездной величины. Таких в выборке Кеплера около 10 тыс. или менее 10 процентов.

Очень любопытные результаты! Исходя из металличности большей части звезд - желтых карликов, можно сделать определенный вывод: Солнце либо в среднем моложе подобных ему звезд, либо у него просто более высокая металличность (просто флуктуация "тяжелых" веществ в составе протосолнечного облака), либо и то и другое.
Кстати, наиболее интересно сравнить параметры звезд - карликов (g, Teff) с металличностью 0.000 (т.е. доля веществ тяжелее гелия в них в точности как у Солнца!, - я такие нашел на http://whitedwarf.org/palebluedot/text.html) с таковыми у Солнца. Думаю, можно найти истинно родственников Солнца - звезд, образовавшихся с ним из одного молекулярного облака, ведь такие должны где-то быть. И если Кеплер откроет у них, скажем, горячие юпитеры (или нептуны), то выявится интересная картина разных путей эволюции планетных систем у однородных звезд из одного скопления.

[an]

Думаю, можно найти истинно родственников Солнца - звезд, образовавшихся с ним из одного молекулярного облака, ведь такие должны где-то быть. И если Кеплер откроет у них, скажем, горячие юпитеры (или нептуны), то выявится интересная картина разных путей эволюции планетных систем у однородных звезд из одного скопления.

Весьма сомнительно. Из-за дисперсии скоростей за 4,5 миллиарда лет родственники разбрелись по всей Галактике.

[Dayan]

Весьма сомнительно. Из-за дисперсии скоростей за 4,5 миллиарда лет родственники разбрелись по всей Галактике.

Что сомнительно? Конечно, довольно маловероятно, что в поле Кеплера окажется хоть одна звезда - сестра Солнца, но никак не сомнительно, что такие звезды есть.

[SWN]

Весьма сомнительно. Из-за дисперсии скоростей за 4,5 миллиарда лет родственники разбрелись по всей Галактике.

Что сомнительно? Конечно, довольно маловероятно, что в поле Кеплера окажется хоть одна звезда - сестра Солнца, но никак не сомнительно, что такие звезды есть.

   Такие звезды наверняка есть. Но прикиньте возможный разброс положений звезд при дисперсии скоростей даже в 1 км/с.
   Вероятность крайне мала. Да и утверждать общность образования можно будет только с определенной долей уверенности.

[Klapaucius]

В общем как и планировалось большинство звезд - это желтые карлики. Немного удивительно, что большинство среди них имеют металличность ниже, чем у Солнца.

Возможно это тоже результат наблюдательной селекции. Красные карлики, понятное дело, слишком тусклые, это видно по "температурному спаду" количества звёзд. Но всё равно, как ни крути, большинство звёзд и в этой выборке тусклее Солнца. А чем меньше светимость звезды, тем больше срок её жизни. И в среднем старых звёзд должно быть больше для карликов. Солнце то звезда 2го поколения, а те что менее яркие могут быть и "полуторного", и даже первого. В значительном количестве для такого селективного эффекта.

[Александр Репной]

"Кеплер" сможет искать спутники у экзопланет
http://www.lenta.ru/news/2009/09/04/exomoon/

[Александр К.]

"Кеплер" сможет искать спутники у экзопланет

ух какой потрясающий пейзаж вымышленный планеты и его спутника, на Земле бы так

[Алексей Шевченко]

"Кеплер" сможет искать спутники у экзопланет
http://www.lenta.ru/news/2009/09/04/exomoon/

Здорово! Ждём с нетерпением результатов.

[arduan]

"Кеплер" сможет искать спутники у экзопланет

ух какой потрясающий пейзаж вымышленный планеты и его спутника, на Земле бы так

  Ничего, вы не ДОЖДЕТЕСЬ! Все это -- фантазия

[Allexs]

Для фантазии и ждать не надо, воображай.

[Алексей Шевченко]

  Ничего, вы не ДОЖДЕТЕСЬ! Все это -- фантазия

Докажите, почему Вы считаете, что "Все это -- фантазия".

[Allexs]

Доказательство нового лежит на исследователе.

[Dayan]

 Ничего, вы не ДОЖДЕТЕСЬ! Все это -- фантазия

Это Вы ничего не дождетесь. Где фантазия, а гда реальность - решать не Вам. Вы исследователь, Вы Бог?? Нет! Так и нечего чушь нести.

[Allexs]

"Где фантазия, а где реальность - решать не Вам"

А кому? Только исследователю и богу позволено нести чушь?
Хорошо если Кеплер выполнит свою научную задачу, возможны и дополнительные исследования, но осуждать     за скептицизм в отношении "какой потрясающий пейзаж вымышленный планеты и его спутника", наверное неправильно.