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Importancia de la detección de planetas
Objetivos Científicos
Resumen de la Misión
El Espacio de Búsqueda de la Misión Kepler
Hipótesis que se comprobarán
Tamaño de Planetas Detectables
Resultados Esperados
Medición de Tránsitos en Laboratorio
Características del Sistema de Vuelo
Características de la Misión
Planificación
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Importancia de la Detección de Planetas Con la excepción de los planetas pulsars, todos los planetas extrasolares detectados hasta el momento són gigantes de gas (Marcy y Buttler, 2000). El reto ahora es encontrar planetas terrestres que són de 30 a 600 veces menos masivos que Jupiter. La Misión Kepler está específicamente diseñada para recorrer el extenso vecindario del Sol para detectar y describir cientos de planetas terrestres, o de mayor tamaño, en el interior o cerca de la zona habitable. La zona habitable ( Kasting et al. 1993) incluye las distancias desde una estrella en las que el agua líquida puede existir en la superficie de un planeta. Los resultados de esta misión nos permitirán situar nuestro sistema solar dentro de la continuidad de sistemas planetarios de la galaxia.
El Extenso Vecindario del Sol El gráfico muestra cómo creemos que es la estructura local de nuestra Galaxia, la Vía Láctea. Las estrellas mostradas son similares en el vecindario más cercano del Sol. La distribución de jóvenes cúmulos estelares, regiones de hidrógeno ionizado (HII) y del hidrógeno neutro (HI) definen los brazos de la Galaxia
Objetivos Científicos: El objetivo científico de la Misión Kepler es explorar la estructura y diversidad de sistemas planetarios. Esto se consigue examinando una gran muestra de estrellas para : Identificando las características comunes de las estrellas para futúras búsquedas de planetas,
Definiendo el volumen de espacio necesario para la búsqueda
Permitiendo a SIM apuntar hacia sistemas que ya sabemos que contienen planetas terrestres.
Resumen de la Misión: Los tránsitos de planetas terrestres producen un cambio fraccionario en el brillo de la estrella de 5 x 10-5 a 40 x 10-5 que dura de 2 a 16 horas. La órbita y tamaño de los planetas puede ser caluclada por el peíodo y profundidad del tránsito. El instrumento de Kepler es un fotómetro diferencial de 0.95 metros de apertura con un campo de visión de 105 grados2. Continua y simultaneamente monitoriza el brillo de 100,000 estrellas enanas A-K (en secuencia principal) más brillantes que la magnitud 14. El experimento no es parcial en cuanto a la preselección de tipos de estrellas, o de sistemas de estrellas individuales contra múltiples. La probabilidad de que las órbitas estén adecuadamente alineadas está sobre 1-2% cerca de la zona habitable (HZ). La detección de dos tránsitos sugiere un planeta candidato y con un tercero y todos los tránsitos siguientes de una estrella con un periodo consistente, la amplitud y duración proveen un riguroso método de confirmación. De las mediciones del período , cambio en el brillo y conociendo el tipo de estrella, se determinan el tamaño del planeta, de la órbita y temperatura característica. A partir de aqui la pregunta de si el planera es o no habitable (no necesariamente habitado) puede responderse. El fotómetro tiene que estar en el espacio para obtener esta precisión y evitar las interrupciones causadas por los dias y las noches, los ciclos de las estaciones y las perturbaciones atmosféricas, asociadas con las observaciones desde tierra.
El Espacio de Búsqueda de la Misión Kepler: La Zona Habitable (HZ) está comprendida por el rango de distancias desde una estrella en las que el agua líquida puede existir. Tambien el rango de tipos de estrellas que puede tener planetas está limitado a aquellas estrellas en las cuales puede haber el tiempo tiempo suficiente como para que se formen planetas. El espacio de búsqueda incluye la mayoría de HZ de todas las estrellas menos masivas que las espectrales tipo A.
Rango de Tipos de Estrellas y Orbitas que se Buscan
La Mision Kepler está diseñada para probar la hipótesis : La mayoría de las estrellas en secuencia principal tienen planetas terrestres dentro o cerca de la zona habitable;
Como media dos planetas del tamaño de la Tierra se forman en la region emtre 0.5 y 1.5 AU, basada en nuestro Sistema Solar y en el modelo de acrección de Wetherill (1996).
Tamaño de los Planetas Detectables El tamaño mínimo de los planetas detectables depende de :
Tamaño de los Planetas Detectables
El tamaño de los planetas detectables se muestra para un transito casi central como una funciín de la masa de la estrella y del tamaño de la órbita. Cada gráfico es para un brillo estelar determinado. Los planetas de un tamaño son detectables a la izquierda de cada contorno. Las detecciones se basan en el total SNR >8 sigma y >3 transitos en 4 años. Las Masas para los tipos espectrales de estrellas B2-M2 se muestran el el gráfico superior izquierdo.
Resultados Esperados: Basados en las suposiciones arriba indicadas, esperamos realizar un censo de planetas con períodos desde dias a pocos años, y detectar : Transitos de planetas terrestres:
Medidas de Tránsitos en Laboratorio: Los test de laboratorio se realizaron con una CCD Marconi 42-80 retroiliuminada para demostrar que el ruido total del sistema con todos los factores de ruidos confusos esperados para una misión es <2x10-5 con 6.5 hr integraciones sobre intervalos de semanas. El resultado demuestra que con las CCDs disponibles actualmente y diseño apropiado de instrumentos y software de analisis, la Misión Kepler tiene suficiente precision fotométrica diferencial para detectar transitos de planetas similares a la Tierra
Tránsitos de muestra de la Demostración del Laboratorio de Tecnología
Las señales de tránsito de planetas terrestres de 12 y 5 horas se midieron para brillos de estrellas en el rango de mv=9-14 en un sistema fin-a-fin. El software prototipo del vuelo se uso para procesar los datos. Todas las escalas verticales son lineales en unidades de Tierra-area similares al sistema solar.
Nivel de Ruido Fotométrico One-Sigma:
Ruido total con variabilidad estelar tipo Sol y ruido de fotones para una estrella mv=12 : <2x10-5
No mechanisms besides antenna gimbals and one-time ejectable cover.
Spacecraft and instrument budgets:
Mass:......................................903 (including reserve) kg plus 34% margin
Power:....................................613 (including reserve) W plus 32% margin
Fotómetro Kepler y características de la nave
Planificación basada en una selección en Dic. 2001
http://www.kepler.arc.nasa.gov/summary.html
Kepler»Resumen de la Misión Kepler
Resumen de la Misión Kepler
Publicado por Emilio González | 18/03/2024
La antigua búsqueda de otros múndos se ha visto rejuvenecida por la gran excitación y el interés popular entorno al descubrimiento de planetas gigantes como Jupiter orbitando estrellas mas allá del sistema solar.
Importancia de la Detección de Planetas Con la excepción de los planetas pulsars, todos los planetas extrasolares detectados hasta el momento són gigantes de gas (Marcy y Buttler, 2000). El reto ahora es encontrar planetas terrestres que són de 30 a 600 veces menos masivos que Jupiter. La Misión Kepler está específicamente diseñada para recorrer el extenso vecindario del Sol para detectar y describir cientos de planetas terrestres, o de mayor tamaño, en el interior o cerca de la zona habitable. La zona habitable ( Kasting et al. 1993) incluye las distancias desde una estrella en las que el agua líquida puede existir en la superficie de un planeta. Los resultados de esta misión nos permitirán situar nuestro sistema solar dentro de la continuidad de sistemas planetarios de la galaxia.
El Extenso Vecindario del Sol El gráfico muestra cómo creemos que es la estructura local de nuestra Galaxia, la Vía Láctea. Las estrellas mostradas son similares en el vecindario más cercano del Sol. La distribución de jóvenes cúmulos estelares, regiones de hidrógeno ionizado (HII) y del hidrógeno neutro (HI) definen los brazos de la Galaxia
Objetivos Científicos: El objetivo científico de la Misión Kepler es explorar la estructura y diversidad de sistemas planetarios. Esto se consigue examinando una gran muestra de estrellas para :
- Determinar la frecuencia de planetas terrestres o mayores dentro o cerca de la zona habitable de una amplia variedad de tipos espectrales de estrellas.
- Determinar las distribuciones de tamaños y ejes semi-mayores de estos planetas.
- Estimar la frecuencia y distribuciones de órbitas de planetas en sistemas multi-estelares.
- Determinar las distribuciones de los ejes semi-mayores, albedo, tamaño, masa y densidad de planetas gigantes de período corto
- Identificar miembros adicionales de cada sistema descubierto fotométricamente usando técnicas complementarias
- Determinar las propiedades de aquellas estrellas que alberguen sistemas planetarios.
Resumen de la Misión: Los tránsitos de planetas terrestres producen un cambio fraccionario en el brillo de la estrella de 5 x 10-5 a 40 x 10-5 que dura de 2 a 16 horas. La órbita y tamaño de los planetas puede ser caluclada por el peíodo y profundidad del tránsito. El instrumento de Kepler es un fotómetro diferencial de 0.95 metros de apertura con un campo de visión de 105 grados2. Continua y simultaneamente monitoriza el brillo de 100,000 estrellas enanas A-K (en secuencia principal) más brillantes que la magnitud 14. El experimento no es parcial en cuanto a la preselección de tipos de estrellas, o de sistemas de estrellas individuales contra múltiples. La probabilidad de que las órbitas estén adecuadamente alineadas está sobre 1-2% cerca de la zona habitable (HZ). La detección de dos tránsitos sugiere un planeta candidato y con un tercero y todos los tránsitos siguientes de una estrella con un periodo consistente, la amplitud y duración proveen un riguroso método de confirmación. De las mediciones del período , cambio en el brillo y conociendo el tipo de estrella, se determinan el tamaño del planeta, de la órbita y temperatura característica. A partir de aqui la pregunta de si el planera es o no habitable (no necesariamente habitado) puede responderse. El fotómetro tiene que estar en el espacio para obtener esta precisión y evitar las interrupciones causadas por los dias y las noches, los ciclos de las estaciones y las perturbaciones atmosféricas, asociadas con las observaciones desde tierra.
El Espacio de Búsqueda de la Misión Kepler: La Zona Habitable (HZ) está comprendida por el rango de distancias desde una estrella en las que el agua líquida puede existir. Tambien el rango de tipos de estrellas que puede tener planetas está limitado a aquellas estrellas en las cuales puede haber el tiempo tiempo suficiente como para que se formen planetas. El espacio de búsqueda incluye la mayoría de HZ de todas las estrellas menos masivas que las espectrales tipo A.
Rango de Tipos de Estrellas y Orbitas que se Buscan
La Mision Kepler está diseñada para probar la hipótesis :
Tamaño de los Planetas Detectables El tamaño mínimo de los planetas detectables depende de :
El resultado de adaptar todo esto a la Misión Kepler se muestra debajo. Observe que aunque la misión está optimizada para detectar planetas del tamaño de la Tierra en la zona habitable de estrellas similares al Sol, se pueden detectar planetas incluso tan pequeños como Mercurio.Tamaño de la estrella Brillo de la estrella, apertura del fotómetro y eficiencia óptica (ruido de disparo del fotón) Variabilidad estelar (ruido inherente de la fuente) Precisión diferencial del instrumento (ruido del instrumento) Numero de tránsitos (Duración de la misión dividido por el período orbital) Eficiencia en la detección (SNR y proporción de falsas alarmas) y Duracion del tránsito (central o rozando)
Tamaño de los Planetas Detectables
El tamaño de los planetas detectables se muestra para un transito casi central como una funciín de la masa de la estrella y del tamaño de la órbita. Cada gráfico es para un brillo estelar determinado. Los planetas de un tamaño son detectables a la izquierda de cada contorno. Las detecciones se basan en el total SNR >8 sigma y >3 transitos en 4 años. Las Masas para los tipos espectrales de estrellas B2-M2 se muestran el el gráfico superior izquierdo.La variabilidad de la luz blanca de la mayoria de las estrella tipo-Sol en la escala de tiempo de un tránsito es similar a la del Sol. Control contínuo de 100,000 estrellas enanas; Cuatro años de observación; Probabilidad de transito 1/2% para planetas dentro o cerca de la zona habitable
Resultados Esperados: Basados en las suposiciones arriba indicadas, esperamos realizar un censo de planetas con períodos desde dias a pocos años, y detectar : Transitos de planetas terrestres:
Modulación de la luz reflejada por planetas gigantes interiores:Sobre 50 planetas si la mayoría tienen R~1.0 Re, Sobre 185 planetas si la mayoría tienen R~1.3 Re, Sobre 640 planetas si la mayoría tiene R~2.2 Re, Sobre el 12% con 2 o más planetas por sistema.
Tránsitos de planetas gigantes:Sobre 870 planetas con períodos menores a una semana
La detección de planetas gigantes de período corto debería ocurrir en los primeros meses de la misión, con una continuación de los resultados durante la duración de la misión dependiendo de los peíodos orbitales planetarios. Los resultados de esta misión deberán comprobar las hipótesis y determinar las características de una gran variedad de sistemas planetarios, El tamaño de la muestra de estrellas para esta misión es lo suficientemente grande para captar la riqueza de lo inesperado. Podría no detectarse nada, y un resultado nulo sería todavía muy significativo.Deteccion de unos 135 planetas con órbitas interiores con albedos para unos 100 de ellos, Densidades para 35 planetas de órbita interior Aproximadamente deteccion de 30 planetas orbitales exteriores.
Medidas de Tránsitos en Laboratorio: Los test de laboratorio se realizaron con una CCD Marconi 42-80 retroiliuminada para demostrar que el ruido total del sistema con todos los factores de ruidos confusos esperados para una misión es <2x10-5 con 6.5 hr integraciones sobre intervalos de semanas. El resultado demuestra que con las CCDs disponibles actualmente y diseño apropiado de instrumentos y software de analisis, la Misión Kepler tiene suficiente precision fotométrica diferencial para detectar transitos de planetas similares a la Tierra
Tránsitos de muestra de la Demostración del Laboratorio de Tecnología
Las señales de tránsito de planetas terrestres de 12 y 5 horas se midieron para brillos de estrellas en el rango de mv=9-14 en un sistema fin-a-fin. El software prototipo del vuelo se uso para procesar los datos. Todas las escalas verticales son lineales en unidades de Tierra-area similares al sistema solar.| Fotómetro en el espacio | 0.95m abertura |
| Espejo principal | 85% light weighted |
| Sensores | 42 - 2200x1024 CCDs |
Fotómetro Kepler y características de la nave
La Misión Kepler es con mucho el mejor y más rápido método para la detección y caracterización de un gran número de plantas similares a la Tierra. La Misión Kepler, del tipo Discovery, está diseñada para descubrir y caracterizar cientos de planetas terrestres.D2925-10L (Delta II) lanzado en una orbita de seguimiento terrestre heliocéntrica. Centro de Operaciones Científicas en Ames, NASA Centrod Operativo de la Misión en TBD (Seleccionado competitivamente) Centro de manejo de datos en el Space Telescope Science Institute Telemetría por Red de Espacio Profundo (DSN) Centrado constante en una misma zona de estrellas de el Cisne. Controlar 100,000 estrellas en secuencia principal en busca de planetas Duración de la misión 4 años
Planificación basada en una selección en Dic. 2001
| Estudio Concepto (Propuesta presentada 20/7/2024) | 3/01 a 7/01 |
| Selección Discovery | (Seleccion realizada) 21/12/01 12/01 |
| Fase B | 2/02 a 10/03 |
| Fase C/D | 11/03 a 11/06 |
| Lanzamiento | 10/06 |
| Fase E | 11/06 a 11/11 |
| Extensión Opcional de la Misión | Hasta 11/13 |
| Programa Educacional | 10/02 a 11/11 |
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