Το διαστημικό τηλεσκόπιο Kepler και η συμβολή του

Το διαστημικό τηλεσκόπιο Kepler λειτούργησε ως «κυνηγός» πλανητών πέρα από το Ηλιακό μας Σύστημα, αλλάζοντας ριζικά τα δεδομένα και ανοίγοντας ένα τελείως νέο πεδίο έρευνας. Με αφορμή την επέτειο συμπλήρωσης δώδεκα ετών από την εκτόξευσή του, παρακάτω περιγράφεται ο σκοπός λειτουργίας του, η μέθοδος την οποία ακολουθούσε καθώς και η σπουδαιότητα της συμβολής των παρατηρήσεών του στις σημερινές μας γνώσεις σχετικά με τα πλανητικά συστήματα.

Το διαστημικό τηλεσκόπιο Kepler της NASA εκτοξεύθηκε στις 07 Μαρτίου του 2009. Έλαβε το όνομά του προς τιμήν του σπουδαίου αστρονόμου Johannes Kepler (1571-1630) και η αποστολή του ήταν μέσα από τις παρατηρήσεις του να ενισχύσει τις γνώσεις μας σχετικά με τους «εξωπλανήτες». Με τον όρο αυτόν εννοούμε κάθε πλανήτη που βρίσκεται σε τροχιά γύρω από κάποιον άλλο αστέρα, εκτός του Ήλιου. Σκοπός του τηλεσκοπίου Kepler ήταν να προσδιορίσει τον αριθμό των πλανητών που βρίσκονται γύρω από διαφόρων τύπων αστέρες, είναι σε διαστάσεις όμοιοι με τη Γη ή και μεγαλύτεροι από αυτήν και ταυτόχρονα βρίσκονται κοντά ή εντός της κατοικήσιμης ζώνης του άστρου τους. Αυτή, είναι μια δακτυλιοειδής περιοχή γύρω από τον μητρικό αστέρα, εντός της οποίας η θερμοκρασία που επικρατεί εκεί επιτρέπει στο νερό να υπάρχει σε υγρή μορφή. Ακόμη, το τηλεσκόπιο Kepler είχε ως σκοπό την συλλογή δεδομένων χρήσιμων για την εκτίμηση χαρακτηριστικών όπως οι διαστάσεις των εξωπλανητών, η απόστασή τους από τον μητρικό τους αστέρα, καθώς επίσης, και ο προσδιορισμός των ιδιοτήτων των αστέρων που φιλοξενούν σε τροχιά γύρω τους πλανήτες.

Καλλιτεχνική απεικόνιση του τηλεσκοπίου Kepler. Credits: NASA/Ames/JPL-Caltech

Το τηλεσκόπιο Kepler για τη συλλογή του φωτός διέθετε κάτοπτρο διαμέτρου 1.4 m και παρατηρούσε προς την περιοχή του Γαλαξία μας που προβάλλεται στον ουράνιο θόλο μεταξύ των αστερισμών του Κύκνου και της Λύρας. Με το φωτόμετρό του μετρούσε την λαμπρότητα των παρατηρούμενων αστέρων και μετέδιδε τα δεδομένα στη Γη. Η μέθοδος στην οποία στηριζόταν η λειτουργία του ονομάζεται «μέθοδος των διαβάσεων». Κατά τη διάβαση ενός πλανήτη μπροστά από τον μητρικό του αστέρα, ο πλανήτης αποκόπτει ένα τμήμα του φωτεινού δίσκου του αστέρα. Αυτό πρακτικά σημαίνει πως παρουσιάζεται μικρή και περιοδικά επαναλαμβανόμενη ελάττωση της λαμπρότητας του αστέρα. Αυτή η ελάττωση μπορεί να μετρηθεί και να εξαχθούν από αυτή σημαντικές πληροφορίες, όπως η ακτίνα του πλανήτη (οι διαστάσεις του). Επιπλέον, το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί μεταξύ δύο διαδοχικών διαβάσεων ισούται με την περίοδο περιφοράς του πλανήτη (τη διάρκεια του έτους του, δηλαδή). Με γνωστό το μέγεθος αυτό μπορεί να γίνει εκτίμηση της απόστασης του πλανήτη αυτού από τον αστέρα που τον φιλοξενεί, καθώς και εκτίμηση της θερμοκρασίας του, μέσω διαφόρων θεωρητικών μοντέλων.

Αρχικά, βάσει του προγράμματος, το τηλεσκόπιο Kepler επρόκειτο να λειτουργήσει για 3,5 χρόνια. Τελικά, ύστερα και από επιδιορθώσεις βλαβών που παρουσιάστηκαν το 2013, η λειτουργία του συνεχίστηκε μέχρι το 2018. Τον Οκτώβριο του 2018, το διαστημικό αυτό τηλεσκόπιο «αποσύρθηκε», με τα καύσιμά του να έχουν εξαντληθεί. Κατά τη διάρκεια των 9 ετών λειτουργίας του, το Kepler παρατήρησε περισσότερους από 530 χιλιάδες αστέρες και ανακάλυψε περισσότερους από 2660 πλανήτες.  Συνετέλεσε επίσης, στην μελέτη των ιδιοτήτων των αστέρων που φιλοξενούν πλανήτες, καθώς και στην εκτίμηση του ποσοστού των αστέρων αυτών στον Γαλαξία μας. Έδωσε επίσης, μια πρώτη εικόνα του ποσοστού των πλανητών που βρίσκονται κοντά ή εντός της κατοικήσιμης ζώνης του άστρου τους. Ακόμα, έδωσε μια εικόνα των σχημάτων των τροχιών των εξωπλανητών και των διαστάσεων τους. Βέβαια, εκτός από τη συμβολή του στην αναζήτηση εξωηλιακών πλανητών, θα πρέπει να σημειωθεί ότι, ο τεράστιος όγκος πολύτιμων δεδομένων που συνέλεξε το τηλεσκόπιο Kepler είναι χρήσιμος και για τη μελέτη μεταβλητών αστέρων διαφόρων τύπων, καθώς και εκλειπτικών συστημάτων.

Καλλιτεχνική απεικόνιση γήινου (βραχώδους) εξωηλιακού πλανήτη.
Credits: NASA Ames/SETI Institute/JPL-Caltech

Για την εκτίμηση της αξίας της λειτουργίας τηλεσκοπίων όπως το Kepler, θα πρέπει να σημειωθεί ότι η μελέτη των δεδομένων που συλλέγουν συμβάλλει στην κατανόηση της διαδικασίας σχηματισμού και εξέλιξης των πλανητικών συστημάτων. Επίσης, οι παρατηρήσεις εξωπλανητών προσφέρουν πληροφορίες σχετικά με το κατά πόσο το Ηλιακό Σύστημα είναι «τυπικό» ως προς τη δομή του, αλλά και τις θέσεις και τη σύσταση των πλανητών του. Μέχρι σήμερα έχει επιβεβαιωθεί η ύπαρξη περισσότερων από 4300 εξωηλιακών πλανητών σε πάνω από 3200 πλανητικά συστήματα. Μάλιστα, περίπου 770 από αυτά τα συστήματα είναι πολλαπλά, δηλαδή φιλοξενούν δύο και πλέον πλανήτες. Από τους επιβεβαιωμένους πλανήτες, περίπου 160 έχουν το μέγεθος της Γης. Θα πρέπει μάλιστα να σημειωθεί, ότι το πλήθος των υποψήφιων πλανητών των οποίων η ύπαρξη είναι ακόμα υπό μελέτη ξεπερνά τους 5700 πλανήτες. [Πηγή: https://exoplanets.nasa.gov/].

Τέλος, η απόσυρση του τηλεσκοπίου Kepler δεν συνεπάγεται και το τέλος της συμβολής του. Ο τεράστιος όγκος πολύτιμων δεδομένων που προσέφερε αποτελούν ακόμη αντικείμενο μελέτης για τους επιστήμονες. Βέβαια, τον δρόμο αναζητήσεων που άνοιξε το Kepler ακολουθούν τώρα πια άλλα διαστημικά τηλεσκόπια, όπως τα TESS και CHEOPS και η λίστα των νέων πλανητών εμπλουτίζεται με νέες ανακαλύψεις που σημειώνονται σε καθημερινή σχεδόν βάση!