Transiting Exoplanet Survey Satellite

Transiting Exoplanet Survey Satellite
Transiting Exoplanet Survey Satellite
Typ: Weltraumteleskop
Land: Vereinigte StaatenVereinigte Staaten Vereinigte Staaten
Betreiber: National Aeronautics and Space AdministrationNASA NASA
COSPAR-Bezeichnung: 2018-038A
Missionsdaten
Masse: 365 kg[1]
Start: 18. April 2018, 22:51 UTC
Startplatz: Cape Canaveral AFS, SLC-40
Trägerrakete: Falcon 9 v1.2 Block 4
Status: im Orbit, aktiv
Bahndaten
Bahnneigung: 29°
Apogäum: 355.646 km
Perigäum: 1.063 km
Bild von TESS vor dem Start
Flugmanöver nach dem Start

Das Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) ist ein Weltraumteleskop der NASA zur Suche nach Exoplaneten. Der Start der Mission fand am 18. April 2018 mit einer Falcon 9 statt. Es folgte ein zwei Monate andauerndes komplexes Flugmanöver mit einem Swing-by am Mond, um die geplante Erdumlaufbahn zu erreichen.[2]

Wie schon das Weltraumteleskop Kepler verwendet auch TESS die Transitmethode, um Exoplaneten zu entdecken. Jedoch liegt der Fokus auf Sternen, die unserem Sonnensystem am nächsten sind. Zudem sollen mit TESS auch deutlich hellere Sterne beobachtet werden als mit Kepler, mit dem überwiegend Rote Zwerge beobachtet wurden. Es wird mit mehreren tausend Planetenkandidaten gerechnet, wovon 300 in der Größenordnung der Erde sein sollen (siehe auch bereits bekannte erdähnliche Exoplaneten).[3]

Mission

TESS soll etwa 85 % des Himmels durchmustern[4] und dabei hauptsächlich sonnenähnliche Sterne der Spektralklassen G, K und M mit einer scheinbaren Helligkeit bis zu 12 mag[5] beobachten. Es werden hauptsächlich Sterne in einer Entfernung zwischen 30 und 300 Lichtjahren beobachtet was deutlich näher (und somit heller) ist als die Sterne bei der Kepler-Mission, wo der Bereich zwischen 300 und 3000 Lichtjahren lag. Dadurch muss TESS mit deutlich größeren Helligkeiten umgehen können als Kepler. Diese größere Nähe und Helligkeit bringt jedoch den Vorteil mit sich, dass nachfolgende Untersuchungen einfacher durchgeführt werden können als bei den Planeten, die mit Kepler entdeckt wurden.[4] Es sollen rund 200.000 Sterne untersucht werden inklusive der 1000 nächstgelegenen Roten Zwerge.[6] TESS sucht dabei nach Transits und basierend auf den Daten wird ein Katalog von Exoplanetkandidaten erstellt.[7] Anhand des Katalogs können erdbasierte Teleskope Folgeuntersuchungen durchführen und somit die Kandidaten bestätigen oder verwerfen. Andere Teleskope, wie zum Beispiel das James-Webb-Weltraumteleskop, sollen dann die Atmosphären der entdeckten Planeten untersuchen.

Zusätzlich zur Suche nach Exoplaneten erlaubt TESS Wissenschaftlern auch im Rahmen des Guest Investigator Program, weitere Ziele für astrophysikalische Untersuchungen vorzuschlagen.[3]

Technische Missionsdetails

TESS ist mit vier Weitwinkelteleskopen und zugehörigen CCD-Detektoren ausgerüstet. Die Rohdaten werden im Intervall von 13,7 Tagen zur Erde geschickt,[8] wobei die Übertragung der Daten ungefähr drei Stunden in Anspruch nehmen wird. TESS bewegt sich in einem Orbit in 2:1-Resonanz zum Mond, auch „P/2“ genannt. Dieser stark elliptische Orbit sollte über Jahrzehnte stabil sein und die Kameras von TESS in einem stabilen Temperaturbereich halten.

Die Beobachtung wird in 26 Sektoren aufgeteilt, wobei jeder Sektor ein Feld von 24° × 96° abdeckt. Die Sektoren überlappen sich, was dort die Wahrscheinlichkeit erhöht, auch Durchgänge längerperiodischer Planeten zu beobachten. Dabei soll das Teleskop jeweils 27,4 Tage (zwei Orbits) lang einen Sektor beobachten und dann zum nächsten Sektor übergehen. Während der Beobachtung wird von den 100.000 hellsten Sternen im Bildbereich jeweils im Abstand einer Minute eine Ausschnittsaufnahme abgespeichert und verglichen.[9] Die Primärmission ist abgeschlossen, sobald alle 26 Sektoren vermessen wurden. Sie dauert deshalb etwa 2 Jahre (26 Sektoren multipliziert mit 27,4 Tagen pro Sektor).

Illustration der Sektoren

Missionsverlauf

Vor dem Start

Die Idee für TESS stammt aus dem Jahr 2006, als mit privater Finanzierung das Design definiert wurde.[10] Im Jahre 2008 sollte gemäß Vorschlag des MIT im Rahmen des Small Explorer Program aus dem Projekt eine volle NASA-Mission werden. Damals wurde die Mission aber nicht ausgewählt. Sie wurde jedoch 2010 wieder vorgeschlagen und schließlich im Jahre 2013 als Medium Explorer mission aufgenommen.[10][11]

Start der Falcon 9

Seit dem Start

Am 18. April 2018 konnte die Sonde erfolgreich in eine Umlaufbahn befördert werden. Danach waren einige Vorarbeiten der wissenschaftlichen Mission nötig, welche am 25. Juli begann. Die ersten Bilder ("First Light") wurden am 7. August aufgenommen und am 17. September veröffentlicht.[4]

Erstes Licht“ der wissenschaftlichen Beobachtungsphase, aufgenommen am 7. August 2018. Deutlich sichtbar in den unteren beiden Feldern die Magellanschen Wolken.

Am 22. August 2018 konnte die Kampagne im ersten Sektor der Südhemisphäre erfolgreich abgeschlossen werden und die wissenschaftlichen Daten wurden zur Erde geschickt. Nach der Analyse dieser Daten wurden die ersten Exoplanet-Kandidaten am 19. September 2018 veröffentlicht. Die beiden Planeten (Pi Mensae c und LHS 3844 b) umrunden ihren Zentralstern in lediglich 6 Tagen respektive 11 Stunden.[12] Am 2. Dezember 2018 zählte man bereits 135 Kandidaten, wobei einige Kandidaten dieser Liste schon zuvor von anderen Suchprogrammen wie SuperWASP oder dem HATNet Project als Exoplaneten identifiziert wurden.[13][7] Ende Juli 2020 hatte TESS die Daten der 26 Sektoren aus der Primärmission gesammelt und mit der "Extended Mission" ab Sektor 27 gestartet.[14] Ende Januar 2022 zählte das NASA Exoplanet Archive 177[15] bestätigte Entdeckungen durch TESS sowie mehr als 5000 Kandidaten.[16]

Extended Mission

Nach dem Beenden der Primärmission wurden Verbesserungen bezüglich der Datenerfassung und -verarbeitung vorgestellt, die bis zum Ende der "Extended Mission" beibehalten werden. Die "Extended Mission" wird voraussichtlich im September 2022 beendet.

Die vorgestellten Verbesserungen:

  • Ein Vollformat-Bild wird alle 10 Minuten statt alle 30 Minuten aufgenommen.
  • Der neue Modus, der die Sternhelligkeit alle 20 Sekunden misst, wird mit dem ursprünglichen Modus vom Zwei-Minütigen-Messungstakt kombiniert.
  • Die davor noch nicht gemessene Regionen entlang der Ekliptik werden erfasst.

Diese Verbesserungen werden es ermöglichen, die Helligkeitsunterschiede in höherer Auflösung zu verfolgen und über mehr Details der Flares der aktiven Sternen zu verfügen.[17]

Trivia

Internationale Aufmerksamkeit erhielt das Programm auch durch die Entdeckung des zirkumbinären Exoplaneten TOI 1338b durch den Schülerpraktikanten Wolf Cukier im Sommer 2019, von der die NASA im Januar 2020 berichtete.[18][19][20][21]

Das Teleskop spielt außerdem eine Rolle im kanadischen Science-Fiction-Film A Billion Stars – Im Universum ist man nicht allein aus dem Jahre 2018 mit Patrick J. Adams und Troian Bellisario.

Siehe auch

Weblinks

Commons: Transiting Exoplanet Survey Satellite – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. Gunter Krebs: TESS (MIDEX 7). In: space.skyrocket.de. 25. Januar 2018, abgerufen am 16. Februar 2018 (english).
  2. TESS Orbit Design. In: spacefligt101.com. 19. April 2018, abgerufen am 19. April 2018 (english).
  3. 3,0 3,1 About TESS. Bei: NASA.gov. Abgerufen am 5. November 2018.
  4. 4,0 4,1 4,2 Rob Garner: NASA’s TESS Shares First Science Image in Hunt to Find New Worlds. In: NASA. 17. September 2018, abgerufen am 21. September 2018 (english).
  5. Sara Seager: Exoplanet Space Missions. In: seagerexoplanets.mit.edu. Massachusetts Institute of Technology, 2011, abgerufen am 7. April 2013.
  6. Mark Zastrow: Exoplanets After Kepler: What’s next? In: skyandtelescope.com. 30. Mai 2013, abgerufen am 17. Dezember 2014.
  7. 7,0 7,1 TESS-DATA-ALERTS: Data Products From TESS Data Alerts. Mikulski Archive for Space Telescopes (MAST) (english).
  8. TESS: New Explorer Mission Chooses the ‘Just-Right’ Orbit. In: NASA.gov. Juli 2013, abgerufen am 15. April 2018.
  9. TESS. Transiting Exoplanet Survey Satellite. In: NASA.gov. Oktober 2014, abgerufen am 17. Dezember 2014 (PDF; 626 kB).
  10. 10,0 10,1 The TESS Mission. Mission History. In: NASA.gov. Archiviert vom Original am 16. Juni 2016, abgerufen am 23. Oktober 2015 (english).
  11. Medium-Class Explorers (MIDEX) Missions in Development. In: NASA.gov. Abgerufen am 23. Oktober 2015 (english).
  12. Chris Gebhardt: TESS in excellent health, finds 1st two exoplanet candidates during first science orbit. In: NASA. 20. September 2018 (english).
  13. TESS Input Catalog Version 6 (TIC-6) is now online at MAST. In: NASA. 23. Januar 2018, abgerufen am 5. November 2018 (english).
  14. TESS Observations. (english).
  15. Confirmed Planets. In: NASA Exoplanet Archive. (english).
  16. TESS Project Candidates. In: NASA Exoplanet Archive. (english).
  17. Francis Reddy: NASA's TESS Completes Primary Mission. 10. August 2020.
  18. dpa, Patrick Diekmann: Sieben Mal größer als die Erde. Praktikant bei der Nasa entdeckt mysteriösen Planeten. In: t-online.de. 12. Januar 2020.
  19. Christine Hauser: How’s Your Internship Going? This Teen Found a Planet. In: New York Times. 11. Januar 2020 (english).
  20. Edward Helmore: 'There's something here'. Teen discovers new planet while interning at Nasa. In: The Guardian. 10. Januar 2020 (english).
  21. Jeanette Kazmierczak: NASA’s TESS Mission Uncovers Its 1st World With Two Stars. NASA.gov. 7. Januar 2020, abgerufen am 10. Februar 2020 (englisch).

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