CHEOPS: Europa’s planetenjager

CHEOPS zoekt naar exoplaneten
Artist impression van de CHEOPS. Credit: ESA

CHEOPS is het acroniem voor Characterising ExOPlanet Satellite. Het is een telescoop die gaat kijken naar heldere sterren waarvan bekend is dat ze planeten hebben. Het is een missie van de ESA die medio 2018 gelanceerd zal worden.

De telescoop zal de straal meten van planeten met een massa in de orde van super-Aardes tot Neptunus door de overgang van de planeet voor de ster langs te volgen. Dit zal gebeuren door middel van hele nauwkeurige fotometrie. Als een planeet voor de ster langs beweegt dan zal de hoeveelheid licht dat de ster uitzendt een fractie afnemen. CHEOPS kan die afname vastleggen. Het doel is om te bepalen welke planeten interessant zijn voor vervolgwaarnemingen met als doel dan meer te leren over hun atmosfeer.

Na de lancering in 2018 zal de telescoop in een zon-synchrone baan om de Aarde draaien. Dit betekent dat de Zon altijd op dezelfde plaats zal staan ten opzichte van de telescoop. CHEOPS zal naar verwachting minimaal 3,5 jaar lang wetenschappelijk onderzoek gaan doen.

CHEOPS geschiedenis

Esa’s huidige ruimtevaartprogramma heet Cosmic Vision 2015-2025. De eerste planning voor dit programma begon in 2007 en sinds dat jaar heeft de ESA periodiek missies uitgekozen die onderverdeeld worden in een kleine, medium en grote klasse (S,M en L).

In 2012 werd CHEOPS uit 25 andere voorstellen gekozen als de eerste S-klasse missie met een lanceeroptie in 2018. In 2015 werd de tweede S-klasse missie gekozen: de Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer (SMILE) die in 2021 gelanceerd moet worden.

In 2014 was de CHEOPS klaar om gebouwd te worden en begin 2017 begon het CHEOPS-team met het zoeken van wetenschappers die aan de groep worden toegevoegd.

CHEOPS wetenschap

CHEOPS gaat zich richten op planeten met de grootte van super-Aardes tot Neptunus waaronder dus planeten die een paar keer groter zijn dan de Aarde maar ook rotsachtig zijn. Daarnaast zal gezocht worden naar planeten die een grote atmosfeer hebben in relatie tot hun massa. CHEOPS zal de straal bepalen van planeten. Als de massa van een planeet wordt afgeleid m.b.v. metingen vanaf de grond dan kan de dichtheid van de planeet berekend worden door de massa van de planeet te delen door het volume. Dit volume kan berekend worden uitgaande van de straal van de planeet.

Deze informatie is voor de meeste planeten nog niet heel erg nauwkeurig bekend en de onderzoekers van het CHEOPS-team beloven dat de ruimtesonde de straal van planeten met een ongekende precisie kan bepalen.

Enkele van de wetenschappelijke doelen zijn het leren begrijpen hoe neptunusachtige planeten ontstaan en zich gedragen. Het bepalen van doelen voor toekomstige telescopen op de grond of in de ruimte die spectroscopische analyses doen. Meer leren over de atmosfeer van “hete Jupiters” (jupiterachtige planeten die zich heel dicht bij hun ster bevinden) en onderzoeken hoe energie zich verplaatst van de hete dagzijde van de planeet naar de koelere nachtzijde.

CHEOPS zal een CCD gebruiken die gekoppeld is aan een telescoop met een opening van 32 centimeter. Deze detector zal tot -40 °Celsius worden gekoeld.

Andere exoplaneet missies

Onderstaand een klein overzicht van verschillende missies die zochten en zoeken naar exoplaneten.

COROT (Convection Rotation and planetary Transits). Deze ESA-missie werd in 2007 gelanceerd en eindigde in 2013. De hoofddoelen van de COROT waren het vinden van exoplaneten met korte omlooptijden (en dan speciaal planeten die een beetje groter zijn dan de Aarde) en het meten van de astroseismologie van de bijbehorende sterren. Het was de eerste ruimtesonde die speciaal was ontworpen om de overgang van planeten voorlangs hun ster te gebruiken De CHEOPS leunt zwaar op de methodologie van de COROT.

De Kepler Space Telescope van de NASA werd in 2009 gelanceerd en heeft inmiddels duizenden kandidaat exoplaneten gevonden. Eén van de doelen van de Kepler is het vinden van planeten met de grootte van de Aarde in de bewoonbare zone van zonachtige sterren. De hoofdmissie eindigde in 2013 toen twee gyroscopen defect raakten maar de Kepler wordt nog steeds gebruikt om te zoeken naar planeten in verschillende delen van de hemel.

De Hubble telescoop (gelanceerd in 1991) en de Spitzer telescoop (gelanceerd in 2003) ware beiden al ontworpen en gelanceerd toen het onderzoek naar exoplaneten nog in de kinderschoenen stond. De Hubble is helemaal niet ontworpen om exoplaneten te bestuderen want die waren voor de lancering nog helemaal niet bekend. De Spitzer was de eerste telescoop die licht van een planeet buiten ons zonnestelsel detecteerde en heeft informatie geleverd over temperaturen en atmosferische samenstelling van exoplaneten. Spitzer bevestigde en ontdekte ook de zeven rotsachtige planeten rond de ster TRAPPIST-1 maar ook de Hubble heeft verschillende exoplaneten op zijn naam staan en heeft atmosferische metingen gedaan aan exoplaneten.

Er staan nog verschillende exoplaneetmissies in de steigers zoals de TESS (Transiting Exoplanet Survey satellite) van de NASA die in 2018 gelanceerd moet worden. Ook de in 2018 te lanceren opvolger van de Hubble, de James Webb Space Telescope heeft een spiegel die groot genoeg is om atmosferen van exoplaneten te onderzoeken. Omstreeks 2020 moet ook de WFIRST (Wide Field InfraRed Survey Telescope) gelanceerd worden die rechtstreeks exoplaneten moet kunnen zien.

 

Eerste publicatie: 14 okotober 2017
Bron: space.com, ESA’s CHEOPS Overview