Det har varit en ganska tumultig tid för rymdteleskop på sistone! För mindre än en månad sedan Hubble rymdteleskop gick i säkert läge efter att ha upplevt ett mekaniskt fel med ett av dess gyroskop (som sedan har åtgärdats). Strax därefter, Chandra röntgenteleskop gick också i säkert läge och av liknande skäl. Efter tre dagar lyckades det också arbeta med att få det tillbaka i fungerande skick.
Och nu, efter nio års tjänstgöring, har NASA officiellt meddelat att Kepler rymdteleskop kommer att gå i pension. Eftersom inget bränsle återstår för att genomföra sina vetenskapliga observationer, har NASA beslutat att lämna teleskopet i sin nuvarande säkra bana (långt borta från jorden). Keplers pension är långt ifrån ett sorgligt tillfälle en möjlighet att reflektera över de enorma prestationerna med detta teleskop och hur det revolutionerade studiet av exoplaneter.
Med lanseringen den 6 mars 2009, Kepler inledde ett ambitiöst uppdrag: att undersöka vår region på Vintergatan på jakt efter planeter i jordstorlek som kretsade i (eller nära) deras stjärnor respektive bebyggda zoner och bestämma hur många av de hundratals miljarder stjärnorna i vår galax som kan ha sådana planeter. Under sin tid har den varit ansvarig för upptäckten av 2 600 bekräftade planeter och nästan 4000 kandidater.
Som Thomas Zurbuchen, associerad administratör av NASA: s Science Mission Directorate i Washington, förklarade i ett nyligen pressmeddelande från NASA:
”Som NASA: s första planetjaktuppdrag har Kepler vild överträffat alla våra förväntningar och banat vägen för vår utforskning och sökning efter liv i solsystemet och därefter. Det visade oss inte bara hur många planeter som kunde finnas där ute, det ledde till ett helt nytt och robust forskningsfält som har tagit vetenskapssamhället med storm. Dess upptäckter har kastat ett nytt ljus på vår plats i universum och lyser upp de lockande mysterierna och möjligheterna bland stjärnorna. ”
För att upptäcka avlägsna exoplaneter, Kepler förlitade sig på vad som kallas Transit Method (alias Transit Photometry). Denna metod består av att mäta ljuskurvorna för avlägsna stjärnor för periodiska dopp i ljusstyrka, vilket är en indikation på att exoplaneter passerar framför dem (dvs transiterar) relativt observatören. Med hjälp av denna metod kan astronomer sätta begränsningar för en planets storlek, omloppsperiod och massa, vilket hjälper dem att avgöra om planeten är stenig och potentiellt bebörlig.
Eftersom transiter är mycket kort, Kepler övervakade tusentals stjärnor samtidigt inom specifika fält och undviker skymma ljuset från solen. Därför varför Kepler fokuserade på Cygnus- och Lyra-konstellationen, som har det största möjliga antalet stjärnor medan de inte heller befinner sig inom ekliptikplanet (Solens väg).
Vad gjorde Kepler så effektivt i sitt uppdrag var hur det kombinerade banbrytande tekniker för att mäta en stjärns ljusstyrka med den största digitala rymden på den tiden. Med sitt instrument riktat mot ett fält av stjärnor efter det andra, Kepler genomförde den första kartläggningen av planeter i vår galax och blev NASA: s första uppdrag att söka efter potentiellt bebodda exoplaneter.
Leslie Livesay, direktören för astronomi och fysik vid NASA: s Jet Propulsion Laboratory, tjänade också som Keplers projektledare under uppdragsutveckling. Som hon sammanfattade:
”Kepler-uppdraget var baserat på en mycket innovativ design. Det var en extremt smart inställning att göra denna typ av vetenskap. Det var definitivt utmaningar, men Kepler hade ett extremt begåvat team av forskare och ingenjörer som övervann dem. ”
Tack vare de nästan 3000 planeter som Kepler har bekräftat har astronomer lärt sig mycket om mångfalden av planeter som finns i vår galax. Av alla exoplaneter som hittills har upptäckts och bekräftats har majoriteten fallit i en av tre kategorier: gasjättar, heta superjordar i korta tidsbanor och isjättar.
Baserat på den senaste analysen av Keplers upptäckter har astronomer dragit slutsatsen att 20 till 50% av stjärnorna som är synliga på natthimlen troligen kommer att ha planeter som är likartade i storlek och sammansättning (dvs steniga) som Jorden. Dessa planeter skulle också vara belägna inom sina föräldrastjärners bebodliga zoner, vilket innebär att de skulle vara tillräckligt varma för att stödja flytande vatten på sina ytor.
En annan sak som Kepler öppnade våra ögon för hur divergerande andra system kan vara från våra egna. Den vanligaste planeten som den observerade (de som är mellan jordens och Neptunens storlek) finns till exempel inte ens i vårt solsystem. Dessutom, Kepler hittade planetariska system som var så packade med planeter som kretsade i närheten av sina stjärnor att det gjorde att solsystemet såg tätt befolkat ut i jämförelse.
Sade William Borucki, den Kepler missionens grundande utredare från NASA: s Ames Research Center (nu pensionerad):
”När vi började bli uppdraget för 35 år sedan visste vi inte om en enda planet utanför vårt solsystem. Nu när vi vet att planeter finns överallt har Kepler satt oss på en ny kurs som är full av löften för kommande generationer att utforska vår galax. "
På grund av sin framgångsgrad fick det astronomiska samhället lite av en skräck när mekaniska brister inträffade fyra år in i sitt uppdrag (efter Kepler hade uppfyllt sina primära uppdragsmål). Detta bestod av en av Keplers gyroskopliknande reaktionshjul (som används för att precis peka teleskopet) som misslyckades i juli 2012, följt av ett andra hjul som misslyckades i maj 2013.
Efter månader av analys övergav uppdragsteamet återställning av teleskopet till full fungerande skick och utformade ett sekundärt uppdrag - känt som K2. För detta uppdrag bytte teamet rymdskeppets synfält ungefär var tredje månad, vilket fördubblade teleskopets livslängd och ökade antalet Keplers undersökta stjärnor till mer än 500 000.
Observationen av så många stjärnor var också ett stort bidrag, vilket gjorde det möjligt för astronomer att bättre förstå stjärnbeteenden och egenskaper - vilket är avgörande för att studera planeterna som kretsar kring dem. Uppgifterna som samlas in gör det också möjligt för astronomer att lära sig mer om vår Vintergatan och den stellar evolutionen, vilket ger insikt i historien och utvecklingen av vårt universum.
De utökade uppdragen gav också ett prejudikat för datadelning, där nya observationer omedelbart gjordes tillgängliga för allmänheten. Detta möjliggjorde en mycket snabb upptäcktsprocess och har satt en ny standard som framtida uppdrag hoppas följa. Trots att Kepler uppdraget är nu i slutet, forskare förväntar sig att de kommer att studera mängden data som den fick under minst ett decennium.
”Vi vet att rymdskeppets pensionering inte är slutet på Keplers upptäckter, ”sa Jessie Dotson, Keplers projektforskare vid NASA: s Ames Research Center. "Jag är entusiastisk över de olika upptäckterna som ännu inte kommer från våra uppgifter och hur framtida uppdrag kommer att bygga vidare på Keplers resultat."
Trots att uppdraget redan har bidragit till nästan 3000 vetenskapliga artiklar, Kepler teamet publicerade en vitbok som ger förslag om var viktiga vetenskapliga upptäckter fortfarande kunde göras med uppdragsdata. De inkluderade också en lista med 21 viktiga dataanalysprojekt som kan genomföras med hjälp av data som redan finns tillgängliga i Kepler arkiv idag.
Uppgifterna erhållna som en del av Keplers sista kampanjen (kampanj 19), kommer också att komplettera data från NASA: s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), som lanserades tillbaka i april. TESS och James Webb rymdteleskop (JWST) - som planeras lanseras 2021 - kommer att hämta var Kepler avstängd, kartläggning av stjärnsystem i närheten i hopp om att hitta beboelige planeter och besvara den grundläggande frågan: är vi ensamma i universum?
Här är till dig Kepler! Du gjorde bra och var borta för snart. Må de som följer i dina fotspår leva upp till den standard du ställde in!
