ケプラー (探査機)
これは、現在のミッションを終了する必要があることを意味したが、それは必ずしも惑星探索の終了を意味するわけではなかった。NASAは、宇宙科学コミュニティに、「残りの2つの動作するリアクションホイールとスラスターを使用して、太陽系外惑星の探索の可能性のある」代替ミッション計画を提案するように依頼した。2013年11月18日、K2「セカンドライト」の提案が報告された。これには、より小さく、より暗い赤色矮星の周りの居住可能な惑星を検出できる方法で、障害のあるケプラーを利用することが含まれる。2014年5月16日、NASAは拡張ミッションK2の承認を発表した。
2015年1月までに、ケプラーとそのフォローアップ観測により、約440個の星系で1,013個の確認済みの太陽系外惑星と、さらに3,199個の未確認の惑星候補が発見された。また、ケプラーのK2ミッションにより4つの惑星が確認された。2013年11月、天文学者は、ケプラー宇宙ミッションデータに基づいて、銀河系内の太陽のような恒星と赤色矮星のハビタブルゾーンの中を公転する400億もの地球サイズの太陽系外惑星(岩石惑星)が存在する可能性があると推定した。これらの惑星のうち110億個が太陽のような恒星の周囲を公転している可能性があると推定されている。
ケプラーのデータから適切な候補が見つかったら、フォローアップ観測で偽陽性を排除する必要がある。
通常、ケプラー候補は、トランジット信号の明るさに影響を与える可能性のある他の天体の可能性を解決するために、より高度な地上望遠鏡で個別に観測される。候補を排除するもう一つの方法は、ケプラーの設計目標ではなかったにもかかわらず、良いデータを収集できる位置天文学である。ケプラーはこの方法では惑星質量天体を検出することはできないものの、トランジットが恒星質量天体によって引き起こされたかどうかを判断するために使用できる。
2006年1月、NASAでの予算削減と統合のため、プロジェクトの立ち上げは8か月遅れた。財政問題のため、2006年3月に再び4か月遅れた。指向性空中線は、ジンバル主導の設計から探査機のフレームに固定された設計に変更され、月に1回の観測日を費やして、コストと複雑さを軽減した。
ケプラーは、フロリダ州のケープカナベラル空軍基地からデルタ IIに乗って2009年3月7日03:49:57(UTC)に打ち上げられた。打ち上げは成功し、3つの段階すべてが04:55(UTC)までに完了した。望遠鏡のカバーは2009年4月7日に投棄され、ファーストライトの画像は翌日に撮影された。
2009年4月20日、ケプラーの科学チームは、焦点をさらに洗練することで科学的成果が劇的に増加すると結論付けたと発表した。2009年4月23日、主鏡を焦点面に向かって40マイクロメートル(1.6千分の1インチ)移動し、主鏡を0.0072度傾けることにより、焦点が正常に最適化されたことが発表された。
2009年5月13日00:01(UTC)に、ケプラーは試運転段階を無事に完了し、他の恒星の周りの太陽系外惑星の探索を開始した。
ケプラーは、コロラド州ボルダーで、ボール・エアロスペース&テクノロジーズとの契約に基づいてLASPによって運営されていた。
探査機の太陽電池配列は、当たる太陽光の量を最適化し、放熱器を深宇宙に向け続けるために、至点と分点で太陽に面するように回転された。一緒に、LASPとボール・エアロスペースはコロラド大学ボルダー校の研究キャンパスにあるミッションオペレーションセンターから探査機を制御する。LASPは、重要なミッション計画と、科学データの最初の収集と配布を実行する。ミッションの初期ライフサイクルコストは、3.5年間の運用のための資金を含めて6億米ドルと見積もられた。2012年、NASAは、ケプラーミッションが2016年まで年間約2,000万ドルの費用で資金提供されることを発表した。
測光性能に関しては、ケプラーは地上の望遠鏡よりもはるかに優れていたが、設計目標には達していなかった。目的は、6.5時間の積分で、見かけの等級12の恒星で20 ppmの組み合わせたCDPPであった。
この推定値は、恒星の変動に10 ppmを許容するように作成された。これは、おおよそ太陽の値である。
この観測で得られた精度は、恒星と焦点面上の位置に応じて、中央値が29 ppmの広い範囲にある。ノイズのほとんどは、恒星自体の予想よりも大きい変動(想定された10.0 ppmに対して19.5 ppm)によるものと推定され、残りは予測よりもわずかに大きい機器のノイズ源によるものである。
太陽のような恒星の前を通過する地球サイズの惑星からの明るさの減少は非常に小さく、わずか80 ppmであるため、ノイズの増加は、個々の通過が意図した4σではなく2.7σにすぎないことを意味する。これは、検出を確実にするために、より多くのトランジットを観測する必要があることを意味する。
したがって、ケプラーは、それらの恒星の明るさがピークとなる400~865nmの波長を検出できるように設計された。ケプラーが観測した恒星のほとんどは視等級が14から16であるが、最も明るい恒星は視等級が8以下である。惑星候補のほとんどは、フォローアップの観測にはあまりにも暗いため、当初は確認されることは期待されていなかった。選択されたすべての恒星は同時に観測され、探査機は30分ごとにそれらの明るさの変化を測定する。これにより、トランジットを観測する機会が増える。このミッションは、他の恒星の周囲を公転する惑星を検出する確率を最大化するように設計された。
ケプラーは、恒星の減光が通過する惑星によって引き起こされたことを確認するために少なくとも3つの通過を観測する必要があり、より大きな惑星は確認しやすい信号を与えるため、科学者は最初に報告された惑星が恒星に近い場所を公転するより大きな木星サイズの惑星であると予想した。これらのうち最初のものは、わずか数か月の稼働後に報告された。小さい惑星や主星から遠い惑星ほど時間がかかり、地球に匹敵する惑星の発見には3年以上かかると予想されていた。
ケプラーによって収集されたデータは、様々なタイプの変光星の研究や、特に太陽のような振動を示す恒星についての星震学の研究にも使用されている。