Hoe Apollo Moon Landingslocaties in telescopen te spotten

Voor het eerst hebben astronomen instrumenten gebruikt aan boord van 's werelds grootste observatorium in de lucht om een ​​enorme planeet buiten het zonnestelsel van de aarde te onderzoeken.

Onderzoek naar exoplaneten was normaal gesproken beperkt tot de ruimte of de grond. Maar deze nieuwe observaties, genomen aan boord van de Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA), tonen het potentieel voor deze studies om plaats te vinden op hogesnelheidsvluchten door de atmosfeer van de aarde.

Hoewel de nieuwe waarnemingen een proof-of-concept-run vertegenwoordigen, onthulden ze dat het observatorium op het vliegtuig exoplaneten kan bestuderen, terwijl het de voordelen van een op de ruimte gebaseerde telescoop en de gemakkelijke toegang van op de grond gestationeerde instrumenten combineert. [Een foto-rondleiding door NASA's SOFIA Flying Observatory]

"Exoplaneten zijn zeldzame gebeurtenissen die soms moeilijk te observeren zijn vanuit een vaste telescoop op de grond", vertelde Daniel Angerhausen, postdoctoraal bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, aan ProfoundSpace.org via e-mail. Hij presenteerde de resultaten van de eerste exoplanet-observatie met behulp van SOFIA tijdens de Emerging Researchers in Exoplanet Science Symposium, gehouden aan de Pennsylvania State University in mei.

"Met SOFIA kunnen we op zijn minst theoretisch naar de perfecte geografische plek vliegen om deze gebeurtenissen te observeren," zei hij.

Exoplanet grote competities

SOFIA, een gezamenlijk project tussen NASA en het Duitse lucht- en ruimtevaartcentrum, is een Boeing 747SP-vliegtuig dat is aangepast om een ​​deur in de staart te omvatten waarmee een telescoop van 2,5 meter de lucht kan bestuderen. De eerste vluchttest van het vliegtuig vond eind 2009 plaats en de eerste foto's werden in het voorjaar van 2010 geretourneerd.

Met zowel een infrarood-telescoop als een optische telescoop kan SOFIA de geboorte en dood van sterren bestuderen, de vorming van nieuwe planetaire systemen, de eigenschappen van objecten in het zonnestelsel en zwarte gaten in het midden van verre melkwegstelsels. In tegenstelling tot telescopen op de grond kan het hoog boven de wolken vliegen, waardoor het licht rommelig of geblokkeerd door de atmosfeer van de planeet kan bestuderen.

In oktober 2013 nam Angerhausen de telescoop van SOFIA mee op een allereerste vlucht om een ​​exoplanet te bestuderen, een object dat niet was ontworpen om te observeren.

"Eens verwachtte niemand dat SOFIA dit zou doen," zei Dana Backman, directeur van SOFIA's outreach-programma's, in een e-mail aan ProfoundSpace.org. "Het ontwerp van het observatorium en het instrument was niet geoptimaliseerd voor exoplaneetstudies."

Tijdens de vlucht bestudeerde de telescoop HD 189733b, een hete planeet met Jupiter-afmetingen die om de 2,2 dagen rond de ster draait. Om de planeet te bestuderen, heeft SOFIA de lichtdip gemeten die bekend staat als een doorgang die optreedt wanneer de planeet vanuit het perspectief van de aarde voor de ster kruist.

"HD 189733b is een van de helderste en best bestudeerde transiterende exoplaneten en een prototype voor de zogenaamde 'hot Jupiter' klasse van exoplaneten, 'zei Angerhausen. "Voor de allereerste observatie met SOFIA hebben we dat doel gekozen als een uitstekende benchmark om SOFIA op dit gebied te testen."

Hoewel het primaire doel was om na te gaan hoe goed SOFIA een exoplaneet kon meten, slaagde het onderzoek er ook in om een ​​eerdere meting te bevestigen met de Hubble-ruimtetelescoop die de verstrooiing van licht, mogelijk veroorzaakt door waas, in de bovenste atmosfeer van de exoplaneet laat zien.

"SOFIA kan nu, of met wat aanpassingen, spelen in de grote competities van exoplanet," zei Backman.

De resultaten werden in juli online gepubliceerd in het Journal of Astronomical Telescopes, Instruments and Systems.

"Een ruimtetelescoop die elke ochtend thuiskomt"

Hoewel SOFIA niet was ontworpen om exoplaneten te bestuderen, beweert Angerhausen dat het een uitstekende hulpbron is. Als een vliegtuig kan SOFIA opstijgen boven de atmosfeer die signalen van moleculen van exoplaneten absorbeert die interessant zijn voor wetenschappers op aarde, waardoor de studie van deze moleculen van de grond wordt voorkomen.

En in tegenstelling tot observatoria op de grond, heeft SOFIA het potentieel om naar de optimale locatie te vliegen om een ​​exoplaneet te bestuderen terwijl deze voor zijn ster kruist.

Zoals alle instrumenten heeft SOFIA enkele beperkingen. Ten eerste moet SOFIA voor de meeste vluchten starten en landen vanaf zijn thuisbasis in Palmdale, Californië, waardoor vluchtpoten langer dan 4 uur onmogelijk zijn. En omdat de telescoop uit slechts één kant van het vlak kan waarnemen, kan slechts de helft van de reis worden gebruikt om een ​​enkel object te bestuderen voordat het vliegtuig zich moet omdraaien en terug moet gaan, waarbij de telescoop van het doelwit wordt weggetrokken, zei Angerhausen.

Een andere uitdaging voor exoplaneetonderzoeken is dat het huidige instrumentenpakket van SOFIA niet ideaal is om verre zonnestelsels te onderzoeken, omdat ze werden ontworpen om vage objecten te bestuderen in relatief korte perioden in plaats van lange objecten, zei Angerhausen. De instrumenten aan boord van vandaag kunnen echter in de toekomst worden vervangen voor degenen die meer in lijn zijn met het bestuderen van verre werelden.

Angerhausen ziet SOFIA als een uitstekend hulpmiddel bij het ontwikkelen van onderzoek naar exoplaneten. "Omdat het een ruimtetelescoop is die elke ochtend thuiskomt, kan deze worden bijgewerkt met de nieuwste instrumenten zonder gevaarlijke en kostbare astronautenmissies," zei Angerhausen.

Meer recentelijk gebruikte hij SOFIA om GJ 1214b te bestuderen, een gigantische buitenaardse planeet in het rijk van een supergrote aarde of een kleine Neptune, en hoopt het te blijven gebruiken voor exoplaneetonderzoek.

"In een perfecte wereld voor mij zou ik SOFIA kunnen gebruiken voor elk vluchtplan dat ik wil en het eerste speciale instrument voor exoplanet-wetenschap aan boord kunnen brengen," zei Angerhausen.

Bekijk de video van SOFIA's exoplanet-observatie op YouTube.