Kepler - космический телескоп для поиска планет

[Borislаv]

А говорили же вроде про январь 2010? Или даже декабрь 2009. Или речь идёт только о фотометрии, а открытые планеты будут опубликованы раньше? Почему речь идёт только о первых 6 неделях, ведь времени-то от начала работы к июню 2010 г пройдёт гораздо больше?
Интересно было бы узнать о таком новом для нынешней астрономии явлении, как горячие земли (подчёркиваю, что я говорю именно о землях, а не о суперземлях!). У них, если они достаточно стары, вообще могло и не сохраниться атмосферы. Хотя, может быть и экзосфера, подобная Меркурианской, состоящая из натрия, магния, гелия..

3-7 января должны анонсировать первые планеты. Вероятней всего большинство из них будут короткопериодические планеты-гиганты.
Насчет июня 2010 года речь идет о фотометрии. Т.е. почти 150 тысяч фотометрических кривых, которые сможет просмотреть любой желающий. Видимо выбран лаг в 1 год, т.е. публичными становятся данные со сроком давности в 1 год. А так как данные сделают общедоступными, то вполне очевидно, что к этому времени из них выгребут все сливки(планеты и новые переменные).

А так конечно есть некоторое недоумение, почему только в январе будет первый анонс. В принципе на Кек-HIRES наблюдения в этом семестре уже прошли. На ноябрь-январь по Кеплеру вроде ничего не планируется.
Спитцер на конец ноября кандидаты Кеплера пока не наблюдал.
Возможно идут дополнительные проверки кандидатов на небольших телескопах.

http://linmax.sao.arizona.edu/html/sched/2009c.60.html

2009.09
TRES: Latham (Kepler follow-up) 15 nights
2009.10
TRES: Latham (Kepler follow-up) 15 nights
2009.11
TRES: Latham (Kepler follow-up) 15 nights

http://linmax.sao.arizona.edu/html/sched/2009b.48.html
http://linmax.sao.arizona.edu/html/sched/2009c.48.html
дни с обозначением Latham Transits

[Dayan]

Только сегодня заметил, что на официальном сайте Кеплера кое-что изменилось. Они выпустили данные о 9000 переменных звёзд на поле Кеплера, которые непригодны для наблюдения транзитов экзопланет, но всё же интересны тем, что это звёзды переживающие определённый переходный этап своей эволюции.

[Borislаv]

http://kepler.nasa.gov/about/manager.html
18 ноября телескоп вылетел в уже третий по счету безопасный режим в этом году. Тем не менее на следующий день удалось сбросить очередной пакет данных фотометрии, которая в общей сложности достигла полугода или 6 месяцев. После чего телескоп продолжил очередной сбор данных до середины декабря 2009 года.

[Прохожий]

ALZ на Новостях космонавтики опубликовал рисунок:
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=9306&start=105

[Павел Кирпиченко]

Радиус действия аппарата всего 3000 световых лет? Мало.

[Dayan]

ALZ на Новостях космонавтики опубликовал рисунок:

Этот рисунок в интернете минимум 2 года..

Радиус действия аппарата всего 3000 световых лет? Мало.

Но только не радиус, а "конус" с "квадратным" основанием со стороной около 10 гр. А 3000 св л - не строгий предел, и Кеплером вполне могут быть обнаружены транзиты гигантов у более далёких звёзд.

[SeregaAK]

Радиус действия аппарата всего 3000 световых лет? Мало.

Мало? Хотя бы этот сектор по своему сроку експлуатации успел бы обработать - этож немерянно информации переварить.
Например, если есть планеты с периодом обращения как наша Земля, то нада как минимум два года на фотометрию одного и того же участка неба для уверенного определения.

[Алексей Шевченко]

Но только не радиус, а "конус" с "квадратным" основанием со стороной около 10 гр.

Точнее, пирамида с "квадратным" основанием со стороной около 10 гр.

[Borislаv]

Несколько хороших и плохих новостей

На 16 странице большой статьи (25 МБ размером, датируемой декабрем 2009 года) и посвященной проекту PLATO есть цитата:

http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=46020

Results from radial velocity programs suggest that the already published discoveries only represent the tip of the iceberg and that a new population of Neptune-mass and super-Earth planets is emerging (Figs. 2.1 and 2.2 left). In particular, a recent census of planetary candidates among stars of the HARPS-GTO "highprecision" subprogram is revealing that more than 40% of solar-type stars host low-mass planets (Udry et al., in “Towards other Earths” (ESO-CUAP) held at Porto, Portugal October 2009), among which about 30 ±10% of close-in ice giants and super-Earths (Lovis et al. 2008; Mayor et al. 2009a). The existence of a large population of super-Earths is supported by discoveries of similar objects at larger separations using the microlensing technique (e.g. Beaulieu et al. 2006; Bennett et al. 2008) and, more importantly, by very recent detections with the Kepler satellite of a large population of close-in, small transiting objects (2 - 4 Earth radii, private communication) awaiting to be confirmed by radial velocity observations. Planet-search surveys are now building up a detailed and unbiased view of planets with masses in the range of super-Earths and Neptunes.

Т.е. из частных бесед стало известно, что группа Кеплера совсем недавно обнаружила большое количество короткопериодичных планет размером 2-4 радиуса Земли, которые будут подтверждены методом лучевых скоростей.
В общем то, открытие вполне предсказуемое. Если для желтых карликов существуют оценки, что у половины желтых карликов есть короткопериодичные суперземли и нептуны, то не трудно посчитать, что таких Кеплер должен обнаружить 150000*0.5*(0.05-вероятность транзитной конфигурации) до 5 тысяч.
Помнится недостаток таких планет в данных Корота объсняли несовершенными алгоритмами.

http://www.time.com/time/health/article/0,8599,1947868,00.html?xid=rss-topstories

Separately, NASA's Kepler Mission will present the first results of its planet search at the American Astronomical Society meeting in Washington in January. "[The Kepler team] has already submitted 28 scientific papers based on 43 days of data or less," says MIT planet theorist Sara Seager. "It's going to be a big year for planets."

Также группа Кеплера заявляет, что подготовила для конференции ААS215, которая пройдет в начале января 2010 году 28 научных статей, посвященных результам полученным из анализа первых 43 суток фотометрии Кеплера.

И наконец опубликовано распределение наблюдательного времени для проверки кандидатов Кеплера на первый семестр 2010 года.

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

2010A W. Borucki NASA Ames Key Follow-up Observations of Kepler Targets x  HIRESr

http://www2.keck.hawaii.edu/observing/schedule/index.php
Боруцки использует телескоп Keck со спектрографом HIRES 27.04.2010 (1/2 ночи), 01.05.2010 (1/2 ночи), 04.05.2010(1/2 ночи), 25-27.05.2010 (1/2 ночи), 28-30.06.2010, 01.07.2010, 24-26.07.2010.

Т.е. в общей сложности планируется потратить в первом семестре 2010 года на определение массы планет Кеплера на телескопе Кек 10 ночей.

А вот второй основной спектрограф HARPS-NEF, на который возлагалась основная роль в подтверждение планет Кеплера сюдя по ссылке в этом семестре (февраль-июль 2010 года) не начнет работу.
http://catserver.ing.iac.es/schedules/schedules_view.php
Более того, так как на официальном сайте телескопа WHT про HARPS-NEF фактически ничего не написано, то можно предположить, что в 2010 году он так и не начнет работу. Тем более, что возможность наблюдать поле Кеплера у земных телескопов будет только до октября 2010 года, а потом снова откроется лишь в апреле 2011 года. Это связанно с его периодической засветкой Солнцем при движение по эклиптике.

В общем итоге, получается, что на телескопе Кек будут выделять на измерение массы планет Кеплера около 20 ночей в год, а на WHT-HARPS-NEF, если верить документу Женевской группы от февраля 2007 года - около 60 ночей в год (но вероятно он начнет работу лишь в 2011 году). Следовательно видимо наземное подтверждение планет Кеплера будет ограниченно лишь несколькими десятками планет в год.

[Muxa]

Точнее, пирамида с "квадратным" основанием со стороной около 10 гр.

А почему направление между рукавами?

[...а с платформы говорят:]

Состоялось передача управления миссией "Кеплер" и планирования всех операций:
JPL -> Исследовательский центр Эймса

http://www.nasa.gov/centers/ames/news/releases/2009/09-156AR.html

[Dayan]

А почему направление между рукавами?

Откуда Вы знаете, что направление между рукавами? Вы смотрите на рисунок, который представляет из себя просто художественное представление, или ещё почему? А посмотрите лучше на официальном сайте Кеплера, почему выбрали именно такое направление - направление на созвездие Лебедя. http://kepler.nasa.gov/ Или на несколько страниц выше в этой теме - уже поднимали этот вопрос.

[Алексей Шевченко]

В общем итоге, получается, что на телескопе Кек будут выделять на измерение массы планет Кеплера около 20 ночей в год, а на WHT-HARPS-NEF, если верить документу Женевской группы от февраля 2007 года - около 60 ночей в год (но вероятно он начнет работу лишь в 2011 году). Следовательно видимо наземное подтверждение планет Кеплера будет ограниченно лишь несколькими десятками планет в год.

...И то уже само по себе должно быть неплохим результатом!

[Olweg]

Откуда Вы знаете, что направление между рукавами? Вы смотрите на рисунок, который представляет из себя просто художественное представление, или ещё почему? А посмотрите лучше на официальном сайте Кеплера, почему выбрали именно такое направление - направление на созвездие Лебедя. http://kepler.nasa.gov/

Смотрим. "The secondary requirement is that the FOV have the largest possible number of stars. This leads to the selection of a region along the Cygnus arm of our Galaxy as shown."

Действительно, вдоль рукавов.

[Dayan]

Смотрим. "The secondary requirement is that the FOV have the largest possible number of stars. This leads to the selection of a region along the Cygnus arm of our Galaxy as shown."

Действительно, вдоль рукавов.

Что в переводе означает "...выбран регион вдоль рукава Лебедя", а не между. В любом случае, делать какие-то выводы по художественным рисункам, пусть даже очень близких к действительности - на самом деле, не совсем правильно. Это, касается и опубликованного Вами рисунка, где Korot-7 b покрыта водой.

[Olweg]

В любом художественном вымысле содержится доля истины Поскольку обзор направлен вдоль рукавов, а Солнце находится между ними, то и поле обзора расположено в междурукавном пространстве.

[Dayan]

В любом художественном вымысле содержится доля истины Поскольку обзор направлен вдоль рукавов, а Солнце находится между ними, то и поле обзора расположено в междурукавном пространстве.

Да я и не спорю, что доля истины есть. Вопрос в том - какова доля этой истины? А "вдоль рукава" вполне может означать "вдоль него внутри". Но, возможно и вне рукава - между. И, вот так спрашивать, как будто это уже 100% истина - ну, не знаю, тем более глядя на рисунок.

[Borislаv]

Радиус действия аппарата всего 3000 световых лет? Мало.

Наоборот слишком много. Глубина мониторинга звезд с яркостью до 15 звездной величины сейчас считается слишком неэффективной. Из-за их слабости у большинства определить массу небольших планет на наземных спектрографах не получится.
Поэтому у всех разрабатываемых подобных проектов, как TESS, PLATO и ASTrO предлагается площадь покрытия неба от 10 до 100% в отличие от Кеплера и Корота (0.3% и 0.03% площади неба соответственно), а глубина до 12-13 звездной величины против 15 у Корота и Кеплера.

А почему направление между рукавами?

Направление вдоль рукава Галактики было выбрано, чтобы на поле попало как можно больше звезд и при этом было мало пыли, которая бы искажала яркость звезд.

Т.е. из частных бесед стало известно, что группа Кеплера совсем недавно обнаружила большое количество короткопериодичных планет размером 2-4 радиуса Земли, которые будут подтверждены методом лучевых скоростей.
В общем то, открытие вполне предсказуемое. Если для желтых карликов существуют оценки, что у половины желтых карликов есть короткопериодичные суперземли и нептуны, то не трудно посчитать, что таких Кеплер должен обнаружить 150000*0.5*(0.05-вероятность транзитной конфигурации) до 5 тысяч.
Помнится недостаток таких планет в данных Корота объсняли несовершенными алгоритмами

Подумал еще над этим моментом.

http://archive.seti.org/pdfs/Werner.pdf

Objective: Identify SuperEarths which transit nearby, bright stars
• Starts with the HARPS data base [K<7;now approaching 40 and growing] of solar type stars with radial velocity planets having minimum masses in range 2-20 Earth masses and probabilities ~2.5-to-15% of being in transiting orbits.
• Will observe best candidates with Spitzer hoping to detect 2 +/1 transits.

Из этой оценки Женевской группы на потенциал открытия транзитных суперземель и нептунов среди открытых на Харспе планет (при называемой ими же частоте в 50% у KG-карликов) выходит, что одна транзитная планета с радиусом 2-4 радиуса Земли встречается, как 1 на 25-80 звезд, тогда как горячий транзитный юпитер примерно 1 на 1000 звезд.

Тогда из выше приводимого распределения

Обработал SQL-запросом

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

Общее число звезд - 145516

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

выходит, что самая яркая звезда с обнаруженным транзитным горячим нептуном и суперземлей будет 7-8 звездной величины! Это практически тот же уровень текущих обзоров методом лучевых скоростей. Для сравнения у Corot-7 было V=12, у HAT-P-11 V=9.5, у Глизе 436 V=10.5, у Глизе 1214 V=15. В общем самые яркие звезды Кеплера с обнаруженными небольшими транзитными планетами будут практически идеальны для определения массы планет.

Кстати в дополнение. Известно, что среди каталога Кеплера есть около 3000 красных карликов. Из другой оценки Женевской группы
http://www.eso.org/sci/observing/visas/lp/lpsummary/180.C-0886.html
выходит, что транзитная суперземля или нептун у красного карлика приходится примерно, как 1 на 100-300 звезд. А значит, что Кеплер сможет открыть у красных карликов несколько десятков транзитных планет. Они тоже будут достаточно легки для подтверждения на наземных спектрографах.

Еще по теме
http://arxiv.org/abs/0912.3253v1

Пишут, что чувствительности Кеплера будет вполне достаточно для обнаружения крупных астероидов у белых карликов. Правда авторы не уточняют, как много белых карликов в каталоге Кеплера. В общем не понятно, есть ли они там вообще. По-крайней мере среди специальных выборок есть выборка звезд с высоким собственным движением (наряду со звездами гигантами). Возможно это она и есть.

[Dayan]

Из этой оценки Женевской группы на потенциал открытия транзитных суперземель и нептунов среди открытых на Харспе планет (при называемой ими же частоте в 50% у KG-карликов) выходит, что одна транзитная планета с радиусом 2-4 радиуса Земли встречается, как 1 на 25-80 звезд, тогда как горячий транзитный юпитер примерно 1 на 1000 звезд.

Эти оценки очень обнадёживают, но как ты сам считаешь, не слишком ли они оптимистичны?
А есть ли оценки количества или хотя бы наличия суперземель у более горячих и ярких, чем Солнце звёзд - у классов F, A?

Кстати в дополнение. Известно, что среди каталога Кеплера есть около 3000 красных карликов. Из другой оценки Женевской группы
http://www.eso.org/sci/observing/visas/lp/lpsummary/180.C-0886.html
выходит, что транзитная суперземля или нептун у красного карлика приходится примерно, как 1 на 100-300 звезд. А значит, что Кеплер сможет открыть у красных карликов несколько десятков транзитных планет. Они тоже будут достаточно легки для подтверждения на наземных спектрографах.

Т.е. у красных карликов такие планеты встречаются реже (в % отношении). Хм, - то, что горячие суперземли впервые открыты именно у красных карликов объяснить можно лишь статистикой, ведь красные карлики просто самые распространённые.

[Borislаv]

Из этой оценки Женевской группы на потенциал открытия транзитных суперземель и нептунов среди открытых на Харспе планет (при называемой ими же частоте в 50% у KG-карликов) выходит, что одна транзитная планета с радиусом 2-4 радиуса Земли встречается, как 1 на 25-80 звезд, тогда как горячий транзитный юпитер примерно 1 на 1000 звезд.

Эти оценки очень обнадёживают, но как ты сам считаешь, не слишком ли они оптимистичны?

Да, эти оценки насколько я слышал, для теоретиков были очень неожиданными (видимо опять были недооценены маштабы миграции планет в протопланетном диске). Я лично думаю, что они близки к истине.

Они уже сейчас подтвержаются другой группой.
http://arxiv.org/abs/0906.4619
В этой статье группа на ААТ при интенсивных наблюдениях 24 звезд получила, что частота планет с массой больше 3 масс Земли и периодом меньше 16 суток у желтых карликов лежит между 5±10% и 48±34%.
В своей выборки они нашли подобные планеты у 3 звезд (вместе с недавно опубликованной системой у 61 Девы) - 3/24=12% Но их спектрограф обладает гораздо большей погрешностью измерений, чем у HARSP.

Окончательное потверждение этих оценок будет, когда обнаруженные планеты методом лучевых скоростей проверят на наличие транзитов. Как окончательно в существование горячих юпитеров поверили после открытия транзитов Озириса.
Пока запланированы на Спитцере наблюдения 3 таких планет (у одной из них вроде бы Спитцер обнаружил в октябре 2008 года транзит, но сюдя по такому большому промежутку времени похоже он не подтвердился - я имею ввиду HD40307 b). За следующий 2010 год вроде планируется пронаблюдать Спитцером в общей сложности около 40 кандидатов HARSP и окончательно станет ясно насколько оценки верны. Плюс уже первые оценки от Кеплера будут.

А есть ли оценки количества или хотя бы наличия суперземель у более горячих и ярких, чем Солнце звёзд - у классов F, A?

Есть несколько неопубликованных кандидатов у F-карликов. Наврядли у этих звезд их искали слишком тщательно, ведь из-за большей массы и активности звезды найти их гораздо сложнее методом лучевых скоростей, чем у желтых и красных карликов.

Кстати в дополнение. Известно, что среди каталога Кеплера есть около 3000 красных карликов. Из другой оценки Женевской группы
http://www.eso.org/sci/observing/visas/lp/lpsummary/180.C-0886.html
выходит, что транзитная суперземля или нептун у красного карлика приходится примерно, как 1 на 100-300 звезд. А значит, что Кеплер сможет открыть у красных карликов несколько десятков транзитных планет. Они тоже будут достаточно легки для подтверждения на наземных спектрографах.

Т.е. у красных карликов такие планеты встречаются реже (в % отношении). Хм, - то, что горячие суперземли впервые открыты именно у красных карликов объяснить можно лишь статистикой, ведь красные карлики просто самые распространённые.

Да короткопериодичные суперземли и нептуны у красных карликов вероятно встречаются где-то у 10 процентов звезд, тогда как у желтых карликов где-то у половины-трети звезд.
То что меньше неудивительно, ведь звезды сами менее массивные и поэтому масса протопланетных дисков (и соответственно планет) меньше.

В принципе эта оценка уже подтверждается.
http://www.astro.ex.ac.uk/esp09/presentations/Irwin_Tuesday.pdf
http://www.astro.ex.ac.uk/esp09/presentations/Berta_Monday.pdf
В этих презентациях проекта MEarth пишут, что к июню 2009 года они отнаблюдали около 350 красных карликов и обнаружили три хороших планетных кандидата. Как известно один из этих кандидатов уже подтвердился - это транзитная суперземля у Глизе 1412. Значит транзитные суперземли и нептуны (проект заточен под обнаружение транзитных планет до 2 радиусов Земли) встречаются, как минимум 1 на 350 звезд (если остальные кандидаты не подтвердятся), либо как максимум 1 на 100 звезд (если остальные кандидаты тоже окажутся транзитными планетами).

А так да, первая суперземля была действительно открыта у Глизе 876, красного карлика. Правда там помогло, что она находилась в уникальной системе из двух короткопериодичных гигантов и была обнаружена, когда ее изучали на влияние гигантских планет друг на друга, что позволило бы определить наклонение орбиты к Земле.

There is some good news. The stars Kepler is staring at are less intrinsically variable than had been predicted, which should make it easier to see transiting planets. "Most of these stars aren't as variable as we expected and that's going to help us," Borucki says.

Т.е. звезды Кеплера оказались менее склоны к переменности, чем предполагали ранее.

Тут есть подробности
http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=46020
на 26 странице

For example, this is a main concern for CoRoT exoplanet light curves showing that the majority of stars in the CoRoT field exhibit variability at a level near 1 mmag, i.e. higher than the Sun's variability (0.3 mmag at
maximum activity; Debosscher et al. 2009, Aigrain et al. 2009). We know since activity monitoring studies at Mount Wilson 20 years ago that this is not the case for stars in the solar neighborhood: half of them present activity levels similar to the one of the Sun or smaller and close to 25% of them are very non-active. These fractions are also observed in the volume-limited subsample of the HARPS planet-search program. Part of the effect seen on CoRoT light curves could be attributed to some instrumental effect (e.g. hot pixels) but can also be related to the specific property of the field (younger stars, magnitude limited favouring thus earlier dwarfs). In the Kepler field, the very recent preliminary analysis of 1 month of observation shows that at least 25% of the stars are less active than the quiet Sun (Latham, in “Towards other Earths” (ESO-CUAP) held at Porto, Portugal October 2009). This is very encouraging for programs aiming at the detection of very low-mass planets from the ground (radial velocities) or from space (transits).

Т.е. на основе фотометрии Кеплера за месяц найдено, что как минимум четверть звезд Кеплера обладают меньшей активностью, чем Солнце. Тогда, как большинство звезд Корота показывали активность на уровне 1 mmag (против 0.3 mmag у Солнца). Также подчеркивается, что оценка активности Кеплера примерно совпадает с исследованиями ближайших желтых карликов (на Mount Wilson и HARSP-выборка), которые показали, что примерно половина желтых карликов имеют переменность похожую на Солнце и около четверти значительно меньше солнечной.

Еще попалась интересная подробность в той же свежей статье

На 54 странице

While radial velocity follow-up of giant planets detected by Kepler can be performed with available facilities, such as the HIRES spectrograph on the Keck telescope, for small planet candidates, Kepler will have to rely on HARPS-North, which will not be on the sky before 2011, and even then, will provide radial velocity follow-up capabilities for small planets only for the few brightest stars in the Kepler sample.

Значит действительно северный Харсп не начнет работу раньше 2011 года и все подтверждения планет Кеплера будут в основном базироватся на телескопе Кек.