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 ケプラー望遠鏡の想像図 | |
| ミッションタイプ | 宇宙望遠鏡 |
|---|---|
| オペレーター | NASA / LASP |
| コスパーID | 2009-011A |
| SATCAT番号 | 34380 |
| Webサイト | nasa.gov/ケプラー |
| ミッション期間 | 計画: 3.5年 最終: 9年7ヶ月23日 |
| 宇宙船の特性 | |
| メーカー | ボール エアロスペース & テクノロジーズ |
| 打ち上げ質量 | 1,052.4 kg (2,320 ポンド) [1] |
| 乾燥質量 | 1,040.7 kg (2,294 ポンド) [1] |
| ペイロード質量 | 478 kg (1,054 ポンド) [1] |
| 寸法 | 4.7m×2.7m（15.4フィート×8.9フィート）[1] |
| 力 | 1100ワット[1] |
| ミッション開始 | |
| 発売日 | 2009年3月7日 03:49:57 UTC [2] |
| ロケット | デルタII（7925-10L） |
| 発射場 | ケープカナベラル SLC-17B |
| 請負業者 | ユナイテッド・ローンチ・アライアンス |
| 入隊 | 2009年5月12日 09:01 UTC |
| ミッション終了 | |
| 無効化 | 2018年11月15日 |
| 軌道パラメータ | |
| 参照システム | 太陽中心説 |
| 政権 | 地球の軌跡 |
| 半長軸 | 1.0133 AU |
| 偏心 | 0.036116 |
| 近日点高度 | 0.97671 AU |
| 遠日点高度 | 1.0499 AU |
| 傾斜 | 0.4474度 |
| 期間 | 372.57日 |
| 近日点の議論 | 294.04度 |
| 平均異常 | 311.67度 |
| 平均運動 | 0.96626度/日 |
| エポック | 2018年1月1日（J2000：2458119.5）[3] |
| メイン望遠鏡 | |
| タイプ | シュミット |
| 直径 | 0.95メートル（3.1フィート） |
| 収集エリア | 0.708 m 2 (7.62 平方フィート) [A] |
| 波長 | 430～890nm [3] |
| トランスポンダー | |
| 帯域幅 | Xバンド上り: 7.8 bit/s – 2 kbit/s [3] Xバンド下り: 10 bit/s – 16 kbit/s [3] K aバンド下り: 最大4.3 Mbit/s [3] |
| |
ケプラー宇宙望遠鏡は、 2009年にNASAによって打ち上げられた廃止された宇宙望遠鏡であり[5]、他の恒星を周回する地球サイズの惑星を発見することを目的としている。[6] [7]天文学者ヨハネス・ケプラーにちなんで名付けられた[8]この宇宙船は、地球を追従する太陽中心軌道に打ち上げられた。主任研究者はウィリアム・J・ボルッキであった。9年半の運用の後、望遠鏡の反応制御システムの燃料が枯渇し、NASAは2018年10月30日にその退役を発表した。[9] [10]
ケプラーは、地球の天の川銀河の一部を調査し、居住可能領域内またはその近くにある地球サイズの 太陽系外惑星を発見し、天の川銀河の数十億の恒星のうち、そのような惑星を持つ恒星がいくつあるかを推定するように設計されている。 [6] [11] [12]ケプラーの唯一の科学機器は、固定視野で約15万個の主系列星の明るさを継続的に監視する光度計である。 [13]これらのデータは地球に送信され、その後分析され、主星の前を横切る太陽系外惑星によって引き起こされる周期的な減光を検出した。地球から軌道が真横に見える惑星のみを検出できた。ケプラーは530,506個の恒星を観測し、2023年6月16日現在で2,778個の確認済み惑星を検出した。[14] [15]
歴史
発売前開発
ケプラー宇宙望遠鏡は、NASAの比較的低コストの科学ミッションであるディスカバリー計画の一部でした。望遠鏡の建設と初期の運用はNASAのジェット推進研究所によって管理され、ボール・エアロスペースがケプラー飛行システムの開発を担当しました。[16]
2006年1月、NASAの予算削減と統合により、プロジェクトの打ち上げは8か月遅れた。[17] 2006年3月には財政問題によりさらに4か月遅れた。[17]この間、高利得アンテナは、コストと複雑さを軽減するために、ジンバルを使用する設計から宇宙船のフレームに固定する設計に変更されたが、その代償として、観測日が月に1日減った。[18]
発売後
エイムズ研究センターは、地上システムの開発、2009年12月からのミッション運用、科学データ分析を担当した。当初計画されていた寿命は3年半だったが[19] 、星と宇宙船の両方からのデータに予想以上のノイズがあったため、すべてのミッション目標を達成するには追加の時間が必要になった。当初、2012年には、ミッションは2016年まで延長される予定だったが[20] 、 2012年7月14日に、宇宙船の方向を定めるために使用される4つのリアクションホイールのうち1つが回転を停止し、他の3つがすべて信頼できる場合にのみミッションを完了することが可能になった。[21]その後、2013年5月11日に2つ目のホイールが故障し、科学データの収集が不可能になり[22]、ミッションの継続が脅かされた。[23]
2013年8月15日、NASAは故障した2つのリアクションホイールの修理を断念したと発表した。これは現在のミッションを修正する必要があることを意味したが、必ずしも惑星探査の終わりを意味するものではなかった。NASAは宇宙科学コミュニティに「残りの2つの正常なリアクションホイールとスラスターを使用した太陽系外惑星の探索を含む可能性のある」代替ミッション計画を提案するよう求めていた。[24] [25] [26] [27] 2013年11月18日、K2「セカンドライト」提案が報告された。これには、故障したケプラーを使用して、より小さく暗い赤色矮星の周りの居住可能な惑星を検出できるようにする方法が含まれる。[28] [29] [30] [31] 2014年5月16日、NASAはK2の延長を承認したと発表した。[32]
2015年1月までに、ケプラーとその追跡観測により、約440の恒星系で1,013個の確認済み太陽系外惑星が発見され、さらに3,199個の未確認の惑星候補が発見された。[B] [33] [34]ケプラーのK2ミッションでは4つの惑星が確認された。[35] 2013年11月、天文学者はケプラー宇宙ミッションのデータに基づき、天の川銀河内の太陽のような恒星と赤色矮星のハビタブルゾーンを周回する、地球サイズの岩石惑星が400億個もある可能性があると推定した。[36] [37] [38]これらの惑星のうち110億個が太陽のような恒星を周回していると推定されている。[39]科学者によると、最も近いそのような惑星は3.7パーセク（12 光年）離れている可能性がある。[36] [37]
2015年1月6日、NASAはケプラー宇宙望遠鏡によって1,000番目の太陽系外惑星が発見されたと発表した。新たに確認された太陽系外惑星のうち4つは、関連する恒星の居住可能領域内を周回していることが判明した。4つのうち3つ、ケプラー438b、ケプラー442b、ケプラー452bはほぼ地球サイズで、おそらく岩石質である。4つ目のケプラー440bはスーパーアースである。[40] 2016年5月10日、NASAはケプラーによって発見された1,284個の新しい太陽系外惑星を確認した。これはこれまでで最大の惑星の発見である。[41] [42] [43]
ケプラーのデータは科学者が超新星を観測し理解するのにも役立っています。測定は30分ごとに収集されたため、光度曲線はこの種の天文現象の研究に特に役立ちました。[44]
2018年10月30日、探査機の燃料が尽きた後、NASAは望遠鏡を退役させると発表した。[45]望遠鏡は同日シャットダウンされ、9年間の運用に終止符が打たれた。ケプラーはその生涯で530,506個の恒星を観測し、2,662個の太陽系外惑星を発見した。[15] 2018年に打ち上げられたNASAの新しいミッションであるTESSは、太陽系外惑星の探索を続けている。[46]
宇宙船の設計
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望遠鏡の質量は1,039キログラム（2,291ポンド）で、0.95メートル（37.4インチ）の前方補正プレート（レンズ）を備えたシュミットカメラが内蔵されており、1.4メートル（55インチ）の主鏡に光を当てている。打ち上げ当時、これは地球軌道外にある望遠鏡では最大の鏡であったが、[47]数ヶ月後にハーシェル宇宙望遠鏡がこのタイトルを獲得した。この望遠鏡の視野（FoV）は115度平方（直径約12度）で、腕を伸ばした拳の大きさとほぼ同じである。このうち105度平方は科学的品質で、ケラレは11%未満である。光度計は、鮮明な画像ではなく、優れた測光を提供するためにソフトフォーカスになっている。ミッションの目標は、6.5 時間の積分で、太陽に似たm (V) = 12 の恒星の複合差分測光精度 (CDPP) を 20 ppm にすることでしたが、観測結果はこの目標に達しませんでした (ミッションのステータスを参照)。
カメラ
宇宙船のカメラの焦点面は、それぞれ2200×1024ピクセルの50×25mm（2×1インチ）CCD42枚で構成されており、合計解像度は9460万画素です。[48] [49]これは当時、宇宙に打ち上げられたカメラシステムとしては最大のものでした。[19]アレイは外部ラジエーターに接続されたヒートパイプで冷却されました。[1] CCDは（飽和を制限するために）6.5秒ごとに読み出され、短いケイデンスのターゲットの場合は58.89秒間、長いケイデンスのターゲットの場合は1765.5秒間（29.4分）オンボードで加算されました。[50]前者にはより大きな帯域幅が必要であるため、長いケイデンスの170,000と比較して、これらの数は512に制限されました。しかし、ケプラーは打ち上げ時点ではNASAのミッションの中で最も高いデータレートを持っていたにもかかわらず[要出典]、 29分間に9500万ピクセルすべてを合計すると、保存して地球に送り返すことができるデータ量を超えてしまった。そのため、科学チームは、各対象星に関連する関連ピクセルを事前に選択し、ピクセルの約6％（5.4メガピクセル）に相当させた。これらのピクセルのデータは、その後、他の補助データとともに、搭載された16ギガバイトのソリッドステートレコーダーに再量子化、圧縮され、保存された。保存され、ダウンリンクされたデータには、科学星、pモード星、スミア、黒レベル、背景、全視野の画像が含まれている。[1] [51]
主鏡
ケプラー主鏡の直径は1.4メートル（4.6フィート）である。ガラスメーカーのコーニング社が超低膨張（ULE）ガラスを使用して製造したこの鏡は、同サイズの固体鏡のわずか14％の質量になるよう特別に設計されている。[52] [53]比較的小さな惑星が恒星の前を通過するときにそれを検出できる十分な感度を持つ宇宙望遠鏡システムを製造するには、主鏡に非常に高い反射率のコーティングが必要だった。イオン支援蒸発法を使用して、サーフェスオプティクス社は反射を高めるために9層の銀保護コーティングを施し、色中心の形成と大気中の水分吸収を最小限に抑えるために誘電体干渉コーティングを施した。[54] [55]
測光性能
測光性能の点では、ケプラーはうまく機能し、地球上のどの望遠鏡よりもはるかに優れていたが、設計目標には達しなかった。目標は、6.5時間の積分で12等級の恒星で20 ppmの複合差分測光精度 (CDPP) を達成することだった。この推定値は、恒星の変動を10 ppm (太陽の値とほぼ同じ) と見込んで算出された。この観測で得られた精度は、星と焦点面上の位置によって大きく異なり、中央値は29 ppmである。追加ノイズの大部分は、星自体の予想よりも大きな変動 (想定された10.0 ppmではなく19.5 ppm) によるものであり、残りは予測よりもわずかに大きい機器ノイズ源によるものと思われる。[56] [48]
地球サイズの惑星が太陽のような恒星を通過する際の明るさの減少はわずか80 ppmと小さいため、ノイズが増加すると、個々の通過は意図された4 σではなく、2.7 σのイベントにしかなりません。つまり、検出を確実にするためには、より多くの通過を観測する必要があります。科学的な推定では、通過する地球サイズの惑星をすべて見つけるには、当初計画されていた3.5年ではなく、7年から8年のミッションが必要になることが示されました。[57] 2012年4月4日、ケプラーミッションは2016年度まで延長することが承認されましたが、[20] [58]残りのすべてのリアクションホイールが健全な状態を維持することも条件でしたが、そうではなかったことが判明しました（下記のリアクションホイールの問題を参照）。
軌道と方向
ケプラーは太陽の周りを周回しており[ 59] [60] 、地球の掩蔽、迷光、地球の軌道に固有 の重力の摂動やトルクを回避しています。
NASAはケプラーの軌道を「地球追従軌道」と表現している。[61]公転周期372.5日のケプラーはゆっくりと地球から遠ざかっている（年間約1600万マイル）。2018年5月1日現在[アップデート]、地球からケプラーまでの距離は約0.917AU（1億3700万km）である。[3]これは、約26年後にケプラーが太陽の反対側に到達し、51年後に地球の近くに戻ってくることを意味している。
2013年まで、光度計ははくちょう座、こと座、りゅう座の北の 星座にある領域を指し示していたが、これは黄道面からかなり外れており、探査機が周回する際に太陽光が光度計に入ることはなかった。[1]これはまた、銀河系が銀河中心の周りを移動する方向でもある。したがって、ケプラーが観測した恒星は、銀河中心から太陽系とほぼ同じ距離にあり、銀河面にも近い。この事実は、希土類仮説が示唆するように、銀河系内の位置が居住可能性に関係している場合に重要である。
向きは、ハッブル宇宙望遠鏡で使用されているような速度感知ジャイロスコープの代わりに、機器の焦点面に配置された精密誘導センサーを使用して回転を感知することによって3軸安定化される。[1]そして、リアクションホイールとヒドラジンスラスタ[62]を使用して向きを制御する。
オペレーション
ケプラーは、コロラド州ボルダーを拠点とし、ボール・エアロスペース・アンド・テクノロジーズとの契約に基づき、大気宇宙物理学研究所（LASP）によって運用された。宇宙船の太陽電池パネルは、夏至と冬至、春分と秋分に太陽に面するように回転し、太陽電池パネルに当たる太陽光の量を最適化し、熱放射器を深宇宙に向け続けた。[1] LASPとボール・エアロスペースは共同で、コロラド大学の研究キャンパスにあるミッション運用センターから宇宙船を制御した。LASPは、重要なミッション計画と科学データの初期収集と配布を行っている。ミッションの初期のライフサイクルコストは、3.5年間の運用資金を含めて6億ドルと見積もられた。[1] 2012年、NASAはケプラーミッションに年間約2,000万ドルの費用で2016年まで資金が提供されると発表した。[20]
コミュニケーション
NASAはコマンドとステータスの更新のために、 Xバンド通信リンクを使用して週2回宇宙船と連絡を取った。科学データは、最大約550 kB/sのデータ転送速度で、 Kバンドリンクを使用して月に1回ダウンロードされる。高利得アンテナは操縦できないため、地球との通信のために宇宙船全体と高利得アンテナの向きを変えるためにデータ収集が1日中断される。[1] : 16
ケプラー宇宙望遠鏡は、機内で独自の部分的な分析を実施し、帯域幅を節約するためにミッションに必要と思われる科学的データのみを送信した。[63]
データ管理
LASP でのミッション運用中に収集された科学データテレメトリは、メリーランド州ボルチモアのジョンズホプキンス大学キャンパスの宇宙望遠鏡科学研究所にあるケプラーデータ管理センター (DMC) に処理のために送られます。科学データテレメトリは DMC によってデコードされ、未較正のFITS形式の科学データ製品に処理され、その後、較正と最終処理のために NASA エイムズ研究センターの科学運用センター (SOC) に渡されます。NASA エイムズ研究センター (ARC) の SOC は、ケプラー科学オフィス (SO) が使用する科学データを処理するために必要なツールを開発および運用しています。したがって、SOC は、SO と SOC が共同で開発した科学的アルゴリズムに基づいて、パイプラインデータ処理ソフトウェアを開発しています。運用中、SOC は次の作業を行います。[64]
- DMCから未校正のピクセルデータを受信
- 分析アルゴリズムを適用して、各星の較正されたピクセルと光度曲線を生成します。
- 惑星の検出のためのトランジット検索（閾値通過イベント、またはTCE）を実行します。
- さまざまなデータ製品の一貫性を評価して誤検出を排除することにより、候補惑星のデータ検証を実行します。
SOC は、測光性能を継続的に評価し、SO とミッション管理オフィスに性能指標を提供します。最後に、SOC は、カタログや処理済みデータを含むプロジェクトの科学データベースを開発し、維持します。SOC は、最終的に、較正済みデータ製品と科学的結果を DMC に返送して長期アーカイブ化し、STScI のマルチミッション アーカイブ (MAST) を通じて世界中の天文学者に配布します。
リアクションホイールの故障
2012年7月14日、探査機の微調整に使われる4つのリアクションホイールのうち1つが故障した。 [65]ケプラーは望遠鏡を正確に向けるのに3つのリアクションホイールしか必要としないが、もう1つ故障すると探査機は本来の視野に向けることができなくなる。[66]
2013年1月に問題が明らかになった後、2013年5月11日に2つ目のリアクションホイールが故障し、ケプラーの主要ミッションは終了した。宇宙船はセーフモードに移行し、2013年6月から8月にかけて、故障したホイールのいずれかを回復するための一連のエンジニアリングテストが行われた。2013年8月15日までに、ホイールは回復不可能であると判断され、[24] [25] [26]、宇宙船の残りの能力を評価するためのエンジニアリングレポートが発行された。[24]
この努力は最終的に、黄道付近のさまざまな領域を観測する「K2」後継ミッションにつながりました。
運用タイムライン
2006年1月、NASAの予算削減と統合により、プロジェクトの打ち上げは8か月遅れました。[17] 2006年3月には財政問題によりさらに4か月遅れました。[17]このとき、コストと複雑さを軽減するために、高利得アンテナがジンバル設計から宇宙船のフレームに固定されたものに変更されましたが、その代わりに観測日が月に1日減りました。
ケプラー望遠鏡は、2009年3月7日午前3時49分57秒（UTC）にフロリダ州ケープカナベラル空軍基地からデルタIIロケットで打ち上げられた。[2] [5]打ち上げは成功し、3段階すべてが午前4時55分（UTC）までに完了した。望遠鏡のカバーは2009年4月7日に切り離され、翌日に最初の光の画像が撮影された。 [67] [68]
2009年4月20日、ケプラー科学チームは焦点をさらに改良することで科学的成果が劇的に増加すると結論付けたことが発表された。[69] 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（1000分の1インチ）移動させ、主鏡を0.0072度傾けることで焦点を最適化することに成功したことが発表された。[70]
2009年5月13日00:01 UTC、ケプラーは試運転段階を無事に完了し、他の恒星の周りの惑星の探索を開始しました。[71] [72]
2009年6月19日、探査機は最初の科学データを地球に無事送信した。ケプラーが6月15日にセーフモードに入っていたことが発覚した。2回目のセーフモードイベントは7月2日に発生した。どちらの場合も、イベントはプロセッサのリセットによって引き起こされた。探査機は7月3日に通常運転を再開し、6月19日以降に収集された科学データはその日にダウンリンクされた。[73] 2009年10月14日、これらの安全イベントの原因は、RAD750プロセッサに電力を供給する低電圧電源であると判明した。[74] 2010年1月12日、焦点面の一部が異常なデータを送信し、ケプラーの42個のCCDのうち2個をカバーする焦点面MOD-3モジュールに問題があることを示唆した。 2010年10月時点で、モジュールは「故障」と説明されていたが、カバー範囲は依然として科学目標を超えていた。[75][アップデート]
ケプラーは約12ギガバイトのデータを月に1回ダウンリンクしました[76] 。 [77]
視野
ケプラーは空に対して固定された視野（FOV）を持っています。右の図は天体の座標と検出器の視野の位置、および左上隅に天の北があるいくつかの明るい星の位置を示しています。ミッションのウェブサイトには計算機[78]があり、特定のオブジェクトがFOV内にあるかどうか、またある場合は光検出器の出力データストリームのどこに現れるかを判断します。太陽系外惑星候補のデータは、フォローアップ観測を行うためにケプラーフォローアッププログラム（KFOP）に提出されます。
ケプラーの視野は115平方度で、これは空の約0.25パーセント、つまり「北斗七星の約2すくい分」に相当します。したがって、全天をカバーするには、ケプラーのような望遠鏡が約400台必要になります。[79]ケプラーの視野には、はくちょう座、こと座、りゅう座の一部が含まれています。
ケプラーの視野内で最も近い恒星系は、太陽から 15 光年離れた三連星系グリーゼ 1245です。太陽から 22.8 ± 1 光年離れた褐色矮星 WISE J2000+3629 も視野内にありますが、主に赤外線波長の光を放射するため、ケプラーには見えません。
目的と方法
ケプラー宇宙望遠鏡の科学的目的は、惑星系の構造と多様性を探ることであった。[80]この宇宙船は、いくつかの重要な目標を達成するために、多数の恒星を観測する。
- 多種多様なスペクトル型の恒星のハビタブルゾーン内またはその付近に、地球サイズ以上の惑星（「ゴルディロックス惑星」と呼ばれることが多い）[81]がいくつ存在するかを決定すること。
- これらの惑星の軌道の大きさと形の範囲を決定します。
- 多重恒星系に惑星がいくつあるかを推定します。
- 短周期巨大惑星の軌道サイズ、明るさ、大きさ、質量、密度の範囲を決定します。
- 他の技術を使用して、発見された各惑星系の追加メンバーを特定する。
- 惑星系が存在する恒星の特性を決定します。
これまで他のプロジェクトで発見された太陽系外惑星のほとんどは巨大惑星で、ほとんどが木星かそれ以上の大きさだった。ケプラーは、地球の質量に近い、30～600倍の質量の惑星を探すように設計された（木星は地球の318倍の質量である）。使用される方法であるトランジット法では、惑星が恒星の前を繰り返し通過するのを観測し、これにより恒星の見かけの等級がわずかに減少する。地球サイズの惑星の場合、その減少率は約0.01％である。この明るさの減少の程度から惑星の直径を推定でき、トランジットの間隔から惑星の公転周期を推定でき、そこから軌道長半径（ケプラーの法則を使用）と温度（恒星放射モデルを使用）を計算できる。[要出典]
ランダムな 惑星の軌道が恒星の視線方向に沿っている確率は、恒星の直径を軌道の直径で割った値である。 [82] 1 AUの地球サイズの惑星が 太陽のような恒星を通過する確率は 0.47%、つまり約 210 分の 1 である。[82]金星のような惑星が太陽のような恒星を周回する場合、確率はわずかに高くなり、0.65% となる。[82]主星に複数の惑星がある場合、特定の系の惑星は同様の平面を周回する傾向があると仮定すると、追加の検出確率は最初の検出確率よりも高くなる。これは、現在の惑星系形成モデルと一致する仮定である。[82]たとえば、宇宙人が実施したケプラーのようなミッションで地球が太陽を通過するのを観測した場合、金星の太陽通過も観測される可能性は 7% である。[82]
ケプラーの115度2の視野は、わずか10平方分角の視野しかないハッブル宇宙望遠鏡よりも、地球サイズの惑星を検出する可能性がはるかに高い。さらに、ケプラーは惑星の通過を検出することに専念しているのに対し、ハッブル宇宙望遠鏡は幅広い科学的疑問に対処するために使用され、1つの星域だけを継続的に観測することはめったにない。ケプラーの視野にある約50万の恒星のうち、約15万の恒星が観測対象に選ばれた。9万以上が主系列上またはその近くにあるG型恒星である。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の波長に感度を持つように設計された。ケプラーが観測した恒星のほとんどは見かけの視等級が14～16だが、最も明るい観測された恒星は見かけの視等級が8以下である。惑星候補のほとんどは、追跡観測するには暗すぎるため、当初は確認されないと予想されていました。[83]選択されたすべての恒星は同時に観測され、宇宙船は30分ごとに明るさの変化を測定します。これにより、通過を観測できる可能性が高くなります。このミッションは、他の恒星を周回する惑星を検出する確率を最大化するように設計されました。[1] [84]
ケプラーは恒星の暗転が惑星の通過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回の通過を観測する必要があり、また、より大きな惑星はより容易に確認できる信号を与えるため、科学者は最初に報告される結果は、狭い軌道にあるより大きな木星サイズの惑星であると予想した。これらの最初の報告は、運用開始からわずか数か月後に行われた。より小さな惑星や太陽から遠い惑星の場合はさらに時間がかかり、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た。[59]
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恒星震学にも使用されており、[85]特に太陽のような振動を示す恒星の研究に使用されています。[86]
惑星発見プロセス
惑星候補の発見
ケプラーがデータを収集して送信すると、生の光度曲線が構築されます。次に、探査機の回転による明るさの変化を考慮して明るさの値が調整されます。次のステップは、光度曲線をより簡単に観察できる形式に処理（折り畳み）し、ソフトウェアにトランジットの可能性があると思われる信号を選択させることです。この時点で、トランジットの可能性がある特徴を示す信号は、閾値交差イベントと呼ばれます。これらの信号は、2回の検査ラウンドで個別に検査され、最初のラウンドはターゲットごとに数秒しかかかりません。この検査により、誤って選択された非信号、機器のノイズによる信号、および明らかな食連星が排除されます。[87]
これらのテストに合格した閾値超過イベントはケプラー関心天体（KOI）と呼ばれ、KOI指定を受けてアーカイブされます。KOIは、処分と呼ばれるプロセスでさらに徹底的に検査されます。処分に合格したものはケプラー惑星候補と呼ばれます。KOIアーカイブは静的ではないため、ケプラー候補はさらなる検査で偽陽性リストに入る可能性があります。逆に、誤って偽陽性と分類されたKOIは、候補リストに戻る可能性があります。[88]
すべての惑星候補がこのプロセスを経るわけではありません。周連星系惑星は厳密に周期的な通過を示さないため、他の方法で検査する必要があります。さらに、サードパーティの研究者は異なるデータ処理方法を使用したり、未処理の光度曲線データから惑星候補を検索したりします。その結果、それらの惑星には KOI 指定が付与されない場合があります。
惑星候補の確認
ケプラーデータから適切な候補が見つかったら、フォローアップテストで偽陽性を排除する必要があります。
通常、ケプラーの候補は、より先進的な地上望遠鏡で個別に撮影され、通過信号の明るさの特徴を汚染する可能性のある背景の物体を分解します。[90]惑星候補を除外する別の方法は、天体測定法です。ケプラーは、設計目標ではなかったにもかかわらず、この方法で良好なデータを収集できます。ケプラーはこの方法で惑星質量の物体を検出することはできませんが、通過が恒星質量の物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ます。[91]
他の検出方法を通じて
太陽系外惑星検出法にはいくつか種類があり、候補が本物の惑星であることをさらに証明することで、偽陽性を排除するのに役立ちます。その 1 つはドップラー分光法と呼ばれるもので、地上の望遠鏡による追跡観測が必要です。この方法は、惑星が大質量であるか、比較的明るい恒星の周囲にある場合に有効です。現在の分光器は、比較的暗い恒星の周囲にある質量の小さい惑星候補を確認するには不十分ですが、この方法は、対象の恒星の周囲にある質量の大きい非トランジット惑星候補をさらに発見するために使用できます。[引用が必要]
多惑星系では、惑星が互いに重力的に摂動を受けている場合、連続する通過の間隔が変化する可能性があるので、通過タイミングの変化から惑星を確認することが多い。これにより、恒星が比較的遠い場合でも、比較的低質量の惑星を確認することができる。通過タイミングの変化は、2つ以上の惑星が同じ惑星系に属していることを示す。この方法で、通過しない惑星も発見されることがある。[92]
周連星系惑星は、他の惑星の重力の影響を受ける惑星よりも、通過間の通過タイミングの変動がはるかに大きい。通過時間も大幅に変化する。周連星系惑星の通過タイミングと期間の変動は、他の惑星ではなく、主星の軌道運動によって引き起こされる。[93]さらに、惑星が十分に大きい場合、主星の軌道周期にわずかな変動を引き起こす可能性がある。周連星系惑星は非周期的な通過のため見つけるのが難しいが、通過のタイミングパターンは食連星や背景の恒星系では模倣できないため、確認するのははるかに簡単である。[94]
恒星の周りを回る惑星は、トランジットに加えて反射光の変化も受ける。月のように、惑星も満月と新月を繰り返す。ケプラーは恒星から惑星を分離できないため、合成された光しか観測できず、主星の明るさは各軌道で周期的に変化するように見える。その影響は小さいが (近距離の巨大惑星を観測するために必要な測光精度は、太陽型の恒星を横切る地球サイズの惑星を検出するのとほぼ同じ)、軌道周期が数日以下の木星サイズの惑星は、ケプラーのような感度の高い宇宙望遠鏡で検出できる。長期的には、この方法はトランジット法よりも多くの惑星を見つけるのに役立つ可能性がある。なぜなら、軌道位相による反射光の変化は、惑星の軌道傾斜角にほとんど依存せず、惑星が恒星の円盤の前を通過する必要がないためである。さらに、巨大惑星の位相関数は、その熱特性と大気 (存在する場合) の関数でもある。したがって、位相曲線は、大気粒子の粒径分布など、他の惑星特性を制限する可能性がある。[95]
ケプラーの測光精度は、ドップラービームによる恒星の明るさの変化や伴星による恒星の形状変化を観測できるほど十分に高い場合が多い。これらの影響があまりにも顕著な場合、これらの影響を利用して、恒星や褐色矮星による誤検出としてホットジュピター候補を除外することができる。[96]しかし、 TrES-2bのような惑星質量の伴星でもこのような影響が検出されるケースもある。[97]
検証を通じて
他の検出方法の少なくとも1つで惑星を検出できない場合は、ケプラーの候補が実際の惑星である可能性が、偽陽性のシナリオを合わせたよりも大幅に大きいかどうかを判断することで確認できます。最初の方法の1つは、他の望遠鏡でも通過を観測できるかどうかを確認することでした。この方法で確認された最初の惑星はケプラー22bで、スピッツァー宇宙望遠鏡でも観測され、他の偽陽性の可能性も分析されました。[98]小さな惑星は通常、宇宙望遠鏡でしか検出できないため、このような確認にはコストがかかります。
2014年に、「多重性による検証」と呼ばれる新しい確認方法が発表されました。これまでさまざまな方法で確認された惑星から、ほとんどの惑星系の惑星は、太陽系で見つかった惑星と同様に、比較的平坦な平面を周回していることがわかりました。これは、恒星に複数の惑星候補がある場合、実際の惑星系である可能性が高いことを意味します。[99]トランジット信号は、偽陽性シナリオを排除するために、いくつかの基準を満たす必要があります。たとえば、かなりの信号対雑音比を持ち、少なくとも3回のトランジットが観測され、それらのシステムの軌道安定性が安定している必要があり、トランジット曲線は、部分食連星がトランジット信号を模倣できない形状である必要があります。さらに、食連星によって引き起こされる一般的な偽陽性を排除するには、軌道周期が1.6日以上である必要があります。[100]多重性による検証方法は非常に効率的で、比較的短時間で数百のケプラー候補を確認できます。
PASTISと呼ばれるツールを使った新しい検証方法が開発された。これにより、ホスト星の候補トランジットイベントが1つしか検出されていない場合でも、惑星を確認することができる。このツールの欠点は、ケプラーデータから比較的高い信号対雑音比を必要とするため、主に大きな惑星や静かで比較的明るい星の周りの惑星しか確認できないことである。現在、この方法によるケプラー候補の分析が進行中である。[101] PASTISは、惑星ケプラー420bの検証に初めて成功した。[102]
K2 拡張
2012年4月、NASAの上級科学者による独立委員会は、ケプラーミッションを2016年まで継続することを勧告した。上級レビューによると、ケプラーの観測は、定められた科学的目標をすべて達成するためには少なくとも2015年まで継続する必要があるとされた。[103] 2012年11月14日、NASAはケプラーの主要ミッションの完了と、燃料切れで2018年に終了する延長ミッションの開始を発表した。[104]
リアクションホイールの問題
2012年7月、ケプラーの4つのリアクションホイールのうち1つ（ホイール2）が故障した。[24] 2013年5月11日、2つ目のホイール（ホイール4）が故障し、ミッションの継続が危ぶまれた。惑星探査には3つのホイールが必要なためである。[22] [23]ケプラーは5月以降、十分な精度で方向を定めることができなかったため、科学データを収集していなかった。[105] 7月18日と22日、リアクションホイール4と2がそれぞれテストされた。ホイール4は反時計回りにしか回転しなかったが、ホイール2は両方向に回転したが、摩擦レベルが大幅に上昇した。[106] 7月25日のホイール4のさらなるテストでは、双方向の回転に成功した。[107]しかし、両方のホイールは摩擦が大きすぎて役に立たなかった。[26] 8月2日、NASAはケプラーの残りの機能を他の科学ミッションに使用するための提案を募集した。 8月8日から、完全なシステム評価が実施された。ホイール2は科学ミッションに十分な精度を提供できないと判断され、燃料を節約するために宇宙船は「休止」状態に戻された。[24]ホイール4は、以前のテストでホイール2よりも高い摩擦レベルを示したため、以前に除外されていた。[107]ケプラーは太陽を周回し、地球から数百万キロ離れているため、宇宙飛行士を送ってケプラーを修理することは選択肢ではない。[26]
2013年8月15日、NASAは、4つのリアクションホイールのうち2つの問題を解決する試みが失敗したため、ケプラーがトランジット法を使用して惑星の探索を継続しないことを発表しました。[24] [25] [26]宇宙船の能力、2つの正常なリアクションホイールとスラスターを評価するためのエンジニアリングレポートが命じられました。[24]同時に、ケプラーの限られた範囲から、年間1,800万ドルのコストを正当化するのに十分な知識を得ることができるかどうかを判断するための科学的研究が実施されました。
考えられるアイデアとしては、小惑星や彗星の探索、超新星の証拠の探索、重力マイクロレンズによる巨大な太陽系外惑星の発見などがあった。[26]もう一つの提案は、ケプラーのソフトウェアを修正して、機能しなくなった反応ホイールを補正することだった。ケプラーの視野内で星が固定され安定する代わりに、星は漂うことになる。提案されたソフトウェアはこの漂流を追跡し、星を固定した視野にとどめることができないにもかかわらず、ミッションの目標をほぼ完全に回復することだった。[108]
以前に収集されたデータは引き続き分析されました。[109]
セカンドライト（K2）
2013年11月、K2「セカンドライト」と名付けられた新しいミッション計画が検討のために提示された。[29] [30] [31] [110] K2では、ケプラーの残存能力である約300ppmの測光精度（以前の約20ppm）を使用して、「超新星爆発、星形成、小惑星や彗星などの太陽系天体」の研究と、より多くの太陽系外惑星の発見と研究のためのデータを収集する。[29] [30] [110]この提案されたミッション計画では、ケプラーは太陽の周りの地球の軌道面のはるかに広い領域を探索する。[29] [30] [110] K2ミッションで検出された太陽系外惑星、恒星などの天体は、 黄道面入力カタログ（EPIC）の頭字語に関連付けられる。
2014年初頭、探査機はK2ミッションの試験に成功した。[112] 2014年3月から5月にかけて、試験運用としてフィールド0と呼ばれる新しいフィールドのデータが収集された。[113] 2014年5月16日、NASAはケプラーミッションをK2ミッションに拡張する承認を発表した。[32]ケプラーのK2ミッションの測光精度は、6.5時間の積分で12等星で50 ppmと推定された。[114] 2014年2月、2輪のファインポイント精度操作を使用したK2ミッションの測光精度は、6.5時間の積分で12等星で44 ppmと測定された。NASAによるこれらの測定の分析は、K2の測光精度が、3輪のファインポイント精度データのケプラーアーカイブの精度に近づいていることを示唆している。[115]
2014年5月29日には、キャンペーンフィールド0から13までが報告され、詳細に説明されました。[116]
K2ミッションのフィールド1は、空の獅子座-乙女座領域に向けられており、フィールド2はさそり座の「頭部」領域に向けられており、2つの球状星団、メシエ4とメシエ80 [117 ] 、およびさそり座-ケンタウルス座連星の一部が含まれています。さそり座-ケンタウルス座連星は、年齢が約1100万年で、120-140パーセク（380-470 光年）の距離にあり、[119]おそらく1,000を超えるメンバーがいます。[120 ]
2014年12月18日、NASAはK2ミッションが最初の太陽系外惑星、HIP 116454 bと名付けられたスーパーアースを発見したと発表した。その特徴は、 K2ミッション全体に向けて宇宙船を準備するためのエンジニアリングデータセットで発見された。惑星の通過は1回しか検出されなかったため、視線速度の追跡観測が必要だった。[121]
2016年4月7日の予定されていた交信中に、ケプラーが緊急モードで動作していることが判明した。これは最も運用レベルが低く、最も燃料を消費するモードである。ミッション運用部は宇宙船の緊急事態を宣言し、NASAのディープ・スペース・ネットワークへの優先アクセスを許可した。[ 122] [123] 4月8日の夕方までに宇宙船はセーフモードにアップグレードされ、4月10日にはポイントレスト状態[124]に設定された。これは通常の通信が可能で燃料消費が最も少ない安定モードである。[122]当時、緊急事態の原因は不明であったが、ケプラーのリアクションホイールやK2のキャンペーン9を支援するために計画された操作が原因であるとは考えられていなかった。オペレーターは、通常の科学運用への復帰を優先して、宇宙船からエンジニアリングデータをダウンロードして分析した。[122] [125]ケプラーは4月22日に科学モードに戻された。[126]この緊急事態により、キャンペーン9の前半は2週間短縮された。[127]
2016年6月、NASAは、搭載燃料が2018年に枯渇すると予想される期間を超えて、K2ミッションをさらに3年間延長すると発表した。 [128] 2018年8月、NASAは宇宙船をスリープモードから起動し、指向性能を低下させるスラスターの問題に対処するために修正された構成を適用し、搭載燃料がまだ完全に枯渇していないことを発見し、第19回観測キャンペーンの科学データの収集を開始した。[129]
2018年10月30日、NASAは宇宙船の燃料が尽き、ミッションが正式に終了したと発表した。[130]
ミッションの結果
ケプラー宇宙望遠鏡は2009年から2013年まで活発に運用され、最初の主要な結果は2010年1月4日に発表されました。予想通り、最初の発見はすべて短周期惑星でした。ミッションが続くにつれて、さらに長周期の候補が見つかりました。2018年11月現在[アップデート]、ケプラーは5,011個の太陽系外惑星候補と2,662個の確認済み太陽系外惑星を発見しました。[131] [132] 2022年8月現在、2,056個の太陽系外惑星候補がまだ確認されておらず、2,711個が現在確認済みの太陽系外惑星です。[133]
2009
NASAは2009年8月6日、ケプラー計画の初期の科学的成果について議論する記者会見を開催した。 [134]この記者会見では、ケプラーがこれまで知られていた太陽系外惑星HAT-P-7bの存在を確認し、地球サイズの惑星を発見できるほど十分に機能していることが明らかになった。[135] [136]
ケプラーの惑星検出は、明るさの非常に小さな変化を観測することに依存しているため、明るさが変化する恒星（変光星）は、この探索には役立ちません。[77]最初の数か月のデータから、ケプラーの科学者は、最初のターゲットリストから約7,500個の星がそのような変光星であると判断しました。これらはターゲットリストから削除され、新しい候補に置き換えられました。2009年11月4日、ケプラープロジェクトは削除された星の光度曲線を公開しました。[137]ケプラーによって観測された最初の新しい惑星候補は、親星の質量が不確実であったため、当初は偽陽性とマークされていました。しかし、10年後に確認され、現在はケプラー1658bと命名されています。[138] [139]
最初の6週間のデータでは、これまで知られていなかった5つの惑星が見つかりました。いずれも恒星に非常に近い位置にあります。 [140] [141]注目すべき成果としては、これまで発見された惑星の中で最も密度が低いものの1つ、 [ 142]当初は新しいクラスの恒星として報告されていた2つの低質量白色矮星[ 143] 、および 連星を周回する特徴がよくわかっている惑星 ケプラー16b などがあります。
2010
2010年6月15日、ケプラー計画は、約156,000個の惑星候補星のうち400個を除くすべてのデータを公開した。この最初のデータセットの706個のターゲットには、地球と同じくらい小さいものから木星よりも大きいものまで、太陽系外惑星の候補となる可能性があるものがあった。706個のターゲットのうち306個の正体と特徴が明らかになった。公開されたターゲットには、5個の[要出典]候補多惑星系と、6個の追加太陽系外惑星候補が含まれていた。 [ 145 ]候補のほとんどについて、33.5日分のデータしか入手できなかった。 [ 145] NASAはまた、ケプラーチームのメンバーが追跡観測を行えるように、さらに400個の候補のデータを非公開にすると発表
2010年に発表された候補リストに基づくケプラーの結果は、候補惑星のほとんどが木星の半分以下の半径であることを示唆した。この結果はまた、周期が30日未満の小さな候補惑星が、周期が30日未満の大きな候補惑星よりもはるかに一般的であり、地上での発見はサイズ分布の大きなサイズの裾をサンプリングしていることを示唆している。[145]これは、小さな地球サイズの惑星は比較的まれであると示唆した古い理論と矛盾している。[148] [149]ケプラーのデータからの外挿に基づくと、天の川銀河には約1億の居住可能な惑星があると推定するのが現実的かもしれない。[150] TEDトークに関する一部のメディア報道は、ケプラーが実際にこれらの惑星を発見したという誤解を招いた。このことは、2010年8月2日付けのケプラー科学評議会からNASAエイムズ研究センター所長宛ての書簡で明らかにされ、「現在のケプラーデータの分析は、ケプラーが地球のような惑星を発見したという主張を裏付けるものではない」と述べている。[7] [151] [152]
2010年、ケプラー宇宙望遠鏡は、親星よりも小さくて高温の天体を含む2つの系を特定しました。KOI 74とKOI 81です。[153]これらの天体は、おそらく系内での過去の質量移動によって生成された低質量の白色矮星です。 [143]
2011
2011年2月2日、ケプラーチームは2009年5月2日から9月16日の間に取得されたデータの分析結果を発表しました。[147]彼らは997個の主星を周回する1235個の惑星候補を発見しました。(以下の数字は候補が本当に惑星であると仮定していますが、公式の論文では候補としか呼ばれていません。独立した分析では、少なくとも90%が本物の惑星であり、偽陽性ではないことが示されました)。[156] 68個の惑星はほぼ地球サイズ、288個は超地球サイズ、662個は海王星サイズ、165個は木星サイズ、19個は木星の2倍までのサイズでした。以前の研究とは対照的に、惑星の約74%は海王星よりも小さく、これは以前の研究で大きな惑星の方が小さな惑星よりも簡単に発見された結果である可能性が高いです。
2011年2月2日に発表された1235個の太陽系外惑星候補には、「居住可能領域」にある可能性のあるものが54個含まれており、そのうち5個は地球の2倍未満の大きさだった。[157] [158]これまで「居住可能領域」にあると考えられていた惑星は2個だけだったため、この新たな発見は「ゴルディロックス惑星」（液体の水を支えるのに適切な温度の惑星）の潜在的な数が大幅に増加したことを示している。 [159]これまでに発見された居住可能領域候補はすべて、太陽よりも大幅に小さくて冷たい恒星を周回している（太陽のような恒星の周りの居住可能候補は、検出に必要な3回の通過を蓄積するのにさらに数年かかる）。[160]新しい惑星候補のうち、68個は地球の大きさの125%以下、またはこれまでに発見されたすべての太陽系外惑星よりも小さい。[158]「地球サイズ」および「スーパーアースサイズ」は、「2地球半径（Re）以下」と定義されます（または、Rp ≤ 2.0 Re）– 表5）。[147]そのような惑星候補6つ（すなわち、KOI 326.01（Rp = 0.85）、KOI 701.03（Rp = 1.73）、KOI 268.01（Rp = 1.75）、KOI 1026.01（Rp = 1.77）、KOI 854.01（Rp = 1.91）、KOI 70.03（Rp = 1.96）– 表6）[147]は「居住可能領域」内にあります。[157]最近の研究では、これらの候補の1つ（KOI 326.01）は実際には最初に報告されたものよりもはるかに大きく、高温であることがわかりました。[161]
惑星の観測頻度は、地球の2～3倍の大きさの太陽系外惑星で最も高く、その後、惑星の面積に反比例して減少した。観測バイアスを考慮した後の最良推定値（2011年3月現在）は、次の通りである。5.4%の恒星が地球サイズの候補を、6.8%が超地球サイズの候補を、19.3%が海王星サイズの候補を、2.55%が木星サイズ以上の候補をホストしている。複数惑星系は一般的であり、ホスト恒星の17%は複数候補系を持ち、すべての惑星の33.9%は複数惑星系にある。[162]
2011年12月5日までに、ケプラーチームは2,326個の惑星候補を発見したと発表した。そのうち207個は地球と同サイズ、680個は超地球サイズ、1,181個は海王星サイズ、203個は木星サイズ、55個は木星より大きい。2011年2月の数字と比較すると、地球サイズと超地球サイズの惑星の数はそれぞれ200%と140%増加した。さらに、調査した恒星のハビタブルゾーンで48個の惑星候補が発見されたが、これは2月の数字より減少しており、これは12月のデータでより厳しい基準が使用されたためである。[163]
2011年12月20日、ケプラーチームは、太陽のような恒星であるケプラー20 [164]を周回する、地球サイズの 太陽系外惑星としては初のケプラー20e [154]とケプラー20f [155]を発見したと発表しました。
ケプラーの発見に基づき、天文学者のセス・ショスタクは2011年に「地球から1000光年以内に」居住可能な惑星が「少なくとも3万個」あると推定した。[165]また、この発見に基づき、ケプラーチームは「天の川銀河には少なくとも500億個の惑星があり、そのうち「少なくとも5億個」が居住可能領域内にある」と推定している。[166] 2011年3月、NASAジェット推進研究所（JPL）の天文学者は、太陽に似た恒星の約「1.4〜2.7％」が「恒星の居住可能領域内」に地球サイズの惑星を持つと予想されると報告した。これは、天の川銀河だけで「20億個」のこれらの「地球類似体」があることを意味する。 JPLの天文学者らはまた、「500億個の他の銀河」が存在すると指摘し、すべての銀河に天の川銀河と同数の惑星が存在する場合、160億個以上の「地球類似」惑星が存在する可能性があるとした。 [167]
2012
2012年1月、国際天文学者チームが、天の川銀河の各恒星には「平均して少なくとも1.6個の惑星がある」と報告した。これは、天の川銀河には1600億個以上の恒星系惑星が存在する可能性があることを示唆している。[168] [169]ケプラーはまた、遠方の恒星のスーパーフレアを記録しており、その中には1859年のカリントン事件の1万倍の強さのものもあった。[170]スーパーフレアは、木星サイズの惑星が近くを周回することで引き起こされる可能性がある。 [170]ケプラー9dの発見に使用されたトランジットタイミング変動（TTV）技術は、太陽系外惑星の発見を確認するために人気を博した。[171] 4つの恒星からなる系の惑星も確認されたが、このような系が発見されたのは初めてだった。[172]
2012年の時点で、候補惑星は合計2,321個[アップデート]あった。[163] [173] [174]このうち、207個は地球と同サイズ、680個は超地球サイズ、1,181個は海王星サイズ、203個は木星サイズ、55個は木星より大きい。さらに、調査した恒星のハビタブルゾーン内に48個の惑星候補が見つかった。ケプラーチームは、全恒星の5.4%に地球サイズの惑星候補があり、全恒星の17%に複数の惑星があると推定した。
2013
2013年1月に発表されたカリフォルニア工科大学の天文学者らの研究によると、天の川銀河には恒星の数と同数以上の惑星が存在し、その結果、1000億から4000億の太陽系外惑星が存在するという。[175] [176]恒星ケプラー32を周回する惑星に基づくこの研究は、天の川銀河の恒星の周りには惑星系が一般的である可能性を示唆している。さらに461個の候補が発見されたことが2013年1月7日に発表された。 [105]ケプラーの観測期間が長くなればなるほど、周期の長い惑星をより多く検出できるようになる。[105]
2012年2月にケプラーの最後のカタログが発表されて以来、ケプラーのデータで発見された候補惑星の数は20パーセント増加し、現在では2,036個の恒星を周回する2,740個の潜在的な惑星がある。
2013年1月7日に新たに発表された候補惑星は、ケプラー69c（旧称KOI-172.02）で、これは太陽に似た恒星を周回する地球サイズの太陽系外惑星で、居住可能領域にあり、居住可能である可能性がある。[177]
2013年4月、 KOI-256恒星系で伴星である赤色矮星の光を曲げている白色矮星が発見された。[178]
2013年4月、NASAは、それぞれの主星であるケプラー62とケプラー69のハビタブルゾーン内に、地球サイズの新しい太陽系外惑星3つ（ケプラー62e、ケプラー62f、ケプラー69c）を発見したと発表した。これらの新しい太陽系外惑星は、液体の水が存在し、居住可能な環境である可能性が高いと考えられている。[179] [180] [181]最近の分析では、ケプラー69cは金星に似ている可能性が高いため、居住可能である可能性は低いことが示されています。[182]
2013年5月15日、NASAは宇宙望遠鏡が正しい方向を向くためのリアクションホイールの故障により機能不全に陥ったと発表した。2つ目のホイールは以前にも故障しており、望遠鏡が適切に機能するには3つのホイール（合計4つ）が作動している必要があった。7月と8月に行われたさらなるテストで、ケプラーは破損したリアクションホイールを使用してセーフモードに入るのを防ぎ、以前に収集した科学データをダウンリンクすることはできたが、以前の構成どおりに科学データをさらに収集することはできないことが判明した。[183] ケプラー計画に携わる科学者らは、まだ調べるべきデータが積み残っており、この挫折にもかかわらず、今後数年間でさらなる発見があるだろうと述べた。[184]
この問題以来、ケプラー観測所からの新たな科学データは収集されていなかったが、2013年7月に、以前に収集された観測に基づいて、さらに63の候補が発表された。[185]
2013年11月、第2回ケプラー科学会議が開催された。その発見には、2013年初頭と比較して惑星候補の平均サイズが小さくなっていること、いくつかの連星系周回惑星と居住可能領域内の惑星の発見の予備結果などが含まれていた。[186]
2014
2月13日、単一惑星系の周囲に存在する530個以上の惑星候補が新たに発表された。そのうちのいくつかは地球とほぼ同じ大きさで、居住可能領域に位置していた。この数は2014年6月にさらに約400個増加した。[187]
2月26日、科学者らはケプラーのデータにより715個の新しい太陽系外惑星の存在が確認されたと発表した。この確認には「多重度による検証」と呼ばれる新しい統計手法が用いられた。これは複数の恒星の周りを回る惑星のうち、実際に惑星であると判明した惑星の数に基づくものである。これにより、多惑星系の一部である多数の候補をより迅速に確認することが可能になった。発見された太陽系外惑星の95%は海王星よりも小さく、ケプラー296fを含む4つは地球の2.5倍の大きさ未満で、表面温度が液体の水に適した居住可能領域にあった。[99] [188] [189] [190]
3月に行われた研究では、公転周期が1日未満の小さな惑星には通常、公転周期が1～50日の惑星が少なくとも1つ付随していることが判明した。この研究ではまた、超短周期惑星は、位置ずれしたホットジュピターでない限り、ほぼ常に地球の半径2倍よりも小さいことも指摘されている。[191]
4月17日、ケプラーチームは、居住可能領域に位置する地球とほぼ等しい大きさの惑星ケプラー186fを発見したと発表した。この惑星は赤色矮星の周りを公転している。 [192]
2014年5月にK2観測フィールド0から13が発表され、詳細が説明されました。[116] K2観測は2014年6月に開始されました。
2014年7月、K2フィールドデータからの最初の発見が食連星の形で報告されました。発見は、メインのK2ミッションの準備としてキャンペーン0 [193]の前に収集されたケプラーエンジニアリングデータセットから得られました。[194]
2014年9月23日、NASAはK2ミッションが最初の公式科学観測であるキャンペーン1 [195]を完了し、キャンペーン2 [196]が進行中であると報告した。[197]
キャンペーン3 [199]は2014年11月14日から2015年2月6日まで続き、「16,375の標準ロングケイデンスターゲットと55の標準ショートケイデンスターゲット」が含まれていました。[116]
2015
- 2015年1月、ケプラーによって確認された惑星の数は1000を超えました。その月に発表された発見された惑星のうち少なくとも2つ（ケプラー438bとケプラー442b ）は、おそらく岩石で、居住可能領域内にあります。[40]また、2015年1月、NASAは、すべて金星よりも小さい5つの地球より小さい岩石の太陽系外惑星が、112億歳の恒星ケプラー444を周回しているのを発見したと報告しました。これにより、宇宙の年齢の80％にあたるこの恒星系は、これまで発見された中で最も古いものとなりました。[200] [201] [202]
- 2015年4月には、キャンペーン4 [203]が2015年2月7日から2015年4月24日まで続き、約16,000個のターゲット星と2つの有名な散開星団であるプレアデス星団とヒアデス星団の観測が含まれると報告されました。[204]
- 2015年5月、ケプラー宇宙望遠鏡は新たに発見された超新星KSN 2011b（タイプ1a ）の爆発前、爆発中、爆発後の観測を行った。爆発前の瞬間の詳細は、科学者がダークエネルギーをよりよく理解するのに役立つ可能性がある。[198]
- 2015年7月24日、NASAはケプラー452bを発見したと発表した。これは地球に近く、太陽のような恒星の居住可能領域を周回していることが確認された太陽系外惑星である。[205] [206]ケプラーの第7番目の惑星候補カタログが公開され、4,696個の候補が含まれており、2015年1月の前回のカタログ公開から521個の候補が増加している。[207] [208]
- 2015年9月14日、天文学者はケプラー宇宙望遠鏡による太陽系外惑星の探索中に、はくちょう座のF型主系列星KIC 8462852の異常な光変動を検出したと報告した。彗星、小惑星、エイリアン文明など、さまざまな仮説が提示されている。[209] [210] [211]
2016
2016年5月10日までに、ケプラー計画は1,284個の新しい惑星を確認した。[41]大きさから判断すると、約550個が岩石惑星である可能性がある。これらのうち9つは恒星のハビタブルゾーンを周回している：ケプラー560b、ケプラー705b、ケプラー1229b 、ケプラー1410b、ケプラー1455b、ケプラー1544 b 、ケプラー1593b、ケプラー1606b、ケプラー1638b。[41]
データリリース
ケプラーチームは当初、観測から1年以内にデータを公開することを約束していた。[212]しかし、この計画は打ち上げ後に変更され、データは収集後最大3年以内に公開される予定になった。[213]これによりかなりの批判が起こり、[214] [ 215] [216] [217] [218]ケプラー科学チームは収集から1年9か月後に第3四半期のデータを公開することとなった。[219] 2010年9月までのデータ（第4、第5、第6四半期）は2012年1月に公開された。[220]
他の人によるフォローアップ
ケプラーチームは定期的に候補リスト（ケプラー関心天体、KOI）を公開しています。この情報を使用して、天文学者のチームはSOPHIEエシェル分光器を使用して視線速度データを収集し、2010年に候補KOI-428b（後にケプラー40bと命名）の存在を確認しました。[221] 2011年に、同じチームが候補KOI-423b（後にケプラー39bと命名）を確認しました。[222]
市民科学者の参加
2010年12月以来、ケプラーミッションのデータはプラネットハンターズプロジェクトに使用されており、ボランティアがケプラー画像の光度曲線から通過イベントを探し、コンピューターアルゴリズムが見逃す可能性のある惑星を特定することができます。 [223] 2011年6月までに、ユーザーはケプラーミッションチームがこれまで認識していなかった69の候補惑星を発見しました。[224]チームは、そのような惑星を発見したアマチュアを公に表彰する予定です。
2012年1月、BBCの番組『Stargazing Live』は、Planethunters.orgのデータを分析して新しい太陽系外惑星の可能性があるものを探すボランティアを募集する一般向けの呼びかけを放送した。これがきっかけで、イギリスのピーターバラ在住のアマチュア天文学者2人が海王星サイズの新しい太陽系外惑星を発見し、スリープルトン・ホームズBと名付けられた。 [225] 1月下旬までに10万人のボランティアも探索に参加し、2012年初頭までにケプラーの画像100万枚以上を分析した。[226]そうした太陽系外惑星の1つであるPH1b（ケプラーの名称ではケプラー64b）は2012年に発見された。2つ目の太陽系外惑星PH2b（ケプラー86b）は2013年に発見された。
2017年4月、 BBC Stargazing Liveの派生番組であるABC Stargazing LiveがZooniverseプロジェクト「Exoplanet Explorers」を立ち上げた。 Planethunters.orgがアーカイブデータを使用していたのに対し、Exoplanet ExplorersはK2ミッションから最近ダウンリンクされたデータを使用した。 プロジェクト初日には、簡単なテストに合格した184のトランジット候補が特定された。 2日目には、研究チームは後にK2-138と名付けられた、太陽に似た恒星と4つのスーパーアースが緊密な軌道上にある恒星系を特定した。 最終的に、ボランティアが90の太陽系外惑星候補の特定に協力した。[227] [228]新しい恒星系の発見に貢献した市民科学者は、研究論文が出版されたときに共著者として追加される予定である。[229]
確認された太陽系外惑星
ケプラーのデータを使用して発見され、外部の研究者によって確認された太陽系外惑星には、ケプラー39b、[ 222 ]ケプラー40b、[221]ケプラー41b、[230]ケプラー43b、[231]ケプラー44b、[232]ケプラー45b、[233]およびケプラー223 [234]とケプラー42 [ 235]を周回する惑星が含まれます。 「KOI」の頭字語は、その星がケプラーの関心対象であることを示しています。
ケプラー入力カタログ
ケプラー入力カタログは、ケプラースペクトル分類プログラムとケプラーミッションで使用される約1320万個のターゲットの公開検索可能なデータベースです。[236] [237]カタログだけではケプラーターゲットを見つけるのに使用されません。これは、リストされている星の一部（カタログの約3分の1）しか探査機で観測できないためです。[236]
太陽系の観測
ケプラーには、小太陽系天体の天文観測結果を小惑星センターに報告するための観測所コード（C55 ）が割り当てられている。2013年には、地球近傍天体、特に潜在的に危険な小惑星（PHA）の探索を目的とした代替のNEOKeplerミッションが提案された。そのユニークな軌道と既存の調査望遠鏡よりも広い視野により、地球の軌道内にある天体を探すことができる。12か月の調査は、PHAの探索に大きく貢献するだけでなく、NASAの小惑星リダイレクトミッションのターゲットを見つける可能性もあると予測された。[238]しかし、ケプラーが太陽系で最初に発見したのは、海王星の軌道の外側にある、直径200キロメートルの冷たい古典的なカイパーベルト天体である（506121）2016 BP 81だった。[239]
退職
2018年10月30日、NASAは、燃料切れとなり、9年間の運用と2,600を超える太陽系外惑星の発見を経てケプラー宇宙望遠鏡が正式に退役し、地球から離れた現在の安全な軌道を維持すると発表した。[9] [10]宇宙船は、 2018年11月15日に大気宇宙物理学研究所のミッションコントロールセンターから送信された「おやすみなさい」コマンドで停止された。[240]ケプラーの退役は、1630年のヨハネス・ケプラーの死後388年目に当たる。[241]
参照
- ケプラー22bは、ケプラーによってその恒星のハビタブルゾーン内の平均軌道距離を持つことが確認された最初の太陽系外惑星である。
- ケプラー宇宙船によって発見された太陽系外惑星のリスト
- 太陽系外惑星のリスト
- 多惑星系の一覧
- 奇妙に暗くなる星のリスト
- ケプラーによる太陽系外衛星の探査
- ケプラーの主任研究員ウィリアム・J・ボルッキ
- NASA 太陽系外惑星アーカイブ、オンライン太陽系外惑星カタログ
その他の宇宙系外惑星探査プロジェクト
その他の地上系外惑星探査プロジェクト
注記
- ^ 0.95 mの開口部では、集光面積はPi×(0.95/2) 2 = 0.708 m 2になります。42個のCCDはそれぞれ0.050 m × 0.025mの大きさで、合計センサー面積は0.0525 m 2になります。[4]
- ^ これには、周連星系惑星などの KOI 指定のないケプラー候補や、Planet Hunters プロジェクトで発見された候補は含まれません。
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偶然にも、ケプラーの「おやすみ」は、その名の由来となったドイツの天文学者ヨハネス・ケプラーの死後388年目の記念日と同じ日である...
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、ケプラー (宇宙船)に関連するメディアがあります。
- NASAエイムズ研究センターの公式ウェブサイト
- NASAのケプラー ウェブサイト
- NASA エイムズ研究センターのケプラー科学センター
- 宇宙望遠鏡科学研究所によるケプラー公開データアーカイブ
- ケプラー – 太陽系外惑星の数 ( NYT ; 2018 年 10 月 30 日)
- 星震学と銀河考古学のためのストロームグレン調査
- 動画 (1:00): ケプラー・オーリー V (2018 年 10 月 30 日) YouTube
太陽系外惑星のカタログとデータベース
