نخستین پیمایش فضایی سراسر آسمان
ستارهشناسان دهههاست بر این باورند که تعداد سیارات در کهکشان راه شیری احتمالاً از ستارهها نیز بیشتر است. ماهواره نقشهبردار سیارات فراخورشیدی گذری ناسا (TESS) دقیقاً برای بررسی همین فرضیه و کشف جهانهای جدید فراتر از منظومه شمسی طراحی شده است. این مأموریت به رهبری مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT)، با انجام پیمایشی جامع از کره آسمان، به جستوجوی سیاراتی میپردازد که به دور ستارههای درخشان و نسبتاً نزدیک میچرخند.
مأموریت TESS برخلاف تلسکوپهای پیشین مانند کپلر، نخستین تلاش فضایی برای پیمایش گذری کل آسمان محسوب میشود. این فضاپیما با شناسایی سیاراتی در اندازههای متنوع، درک بشریت از جمعیت سیارات پیرامون ستارههای همسایگی کیهانی ما را بهطور بنیادین دگرگون کرده است. پس از تکمیل موفقیتآمیز مأموریت اصلی دوساله، TESS اکنون در فاز عملیات تمدیدی قرار دارد و همچنان به گسترش مرزهای دانش سیارات فراخورشیدی ادامه میدهد.
رهبری این پروژه بر عهده MIT است و دفتر علمی آن بهطور مشترک توسط این مؤسسه و مرکز اخترفیزیک هاروارد و اسمیتسونین اداره میشود. این شراکت استراتژیک، تخصصیترین مراکز علمی جهان را برای مدیریت یکی از پربازدهترین برنامههای جستوجوی سیارات گرد هم آورده است.
روش گذر؛ شکار سیارات با افت نور ستاره
در قلب راهبرد رصدی TESS، روشی بهظاهر ساده اما بسیار قدرتمند به نام روش گذر (Transit Method) قرار دارد. فضاپیما میلیونها ستاره را زیر نظر میگیرد و به دنبال افتهای موقتی و دورهای در درخشندگی آنها میگردد. این کاهش نور زمانی رخ میدهد که یک سیاره از مقابل ستاره میزبان خود عبور میکند و بخشی از نور را مسدود میسازد.
TESS با اسکن کامل آسمان برای یافتن این نشانههای محو نور، هزاران نامزد سیارهای را شناسایی کرده است. این ماهواره بهطور ویژه برای کشف سیارات کوچکی که از برابر ستارههای کمجرم عبور میکنند، بهینهسازی شده است؛ جمعیتی که برای مطالعات دقیقتر و جستوجوی حیات در آینده اهمیت بسیار زیادی دارند.
چشمهای تیزبین فضاپیما و دوربینهای میدانگسترده
قدرت رصدی خیرهکننده TESS از مجموعهای شامل چهار دوربین یکسان، بسیار بهینهشده، حساس به نور قرمز و میدانگسترده سرچشمه میگیرد. این دوربینها در کنار یکدیگر میتوانند در هر نشانهروی، نوار عظیمی از آسمان به ابعاد 24 در 90 درجه را پوشش دهند.
فضاپیما هر نوار را بهمدت 27 شبانهروز بهطور پیوسته رصد میکند و دادهها را با فاصله زمانی 2 ثانیه ثبت مینماید. پیش از ارسال به زمین، دادهها پردازش شده و در دو قالب اصلی بارگیری میشوند:
- دادههای مهرپستی (Postage stamp): پیرامون اهداف منتخب که با فاصله زمانی 20 و 120 ثانیه دستهبندی میشوند.
- تصاویر تمامقاب (FFI): با فاصله زمانی 200 ثانیه بارگیری میگردند.
ترکیب این پوشش وسیع و ثبت سریع دادهها به TESS اجازه میدهد تا سالبهسال آسمان نیمکرههای شمالی و جنوبی را کاشیوار پوشش دهد و رکوردی بیسابقه از تغییرات درخشندگی ستارهها در کل آسمان ایجاد کند.
استراتژی بخشبندی آسمان
TESS پیمایش خود را از طریق بخشبندی (Sector) انجام میدهد که هر بخش 27 روز به طول میانجامد. در سال نخست فعالیت، تمرکز فضاپیما بر نیمکره جنوبی دایرةالبروج بود و در سال دوم به نیمکره شمالی تغییر مسیر داد. در فاز عملیات تمدیدی، TESS اکنون میان نشانهرویهای شمالی، جنوبی و گاهبهگاه در امتداد دایرةالبروج جابهجا میشود.
بسته به موقعیت در آسمان، هر هدف دستکم 27 روز رصد میشود. اما برخی نواحی از پوشش عمیقتری برخوردارند. قطبهای شمالی و جنوبی دایرةالبروج هرکدام بیش از 40 بار بازدید خواهند شد که امکان جستوجوی عمیق برای سیارات بلنددورهای را که بهندرت از برابر ستاره خود عبور میکنند، فراهم میآورد. پوشش تجمعی آسمان در بخشهای 1 تا 100 نشان میدهد که TESS تا چه حد موفق به نقشهبرداری کامل از کره آسمان شده است.
از میراث کپلر تا TESS
مأموریت TESS بر پایه تجربیات و موفقیتهای تلسکوپ فضایی کپلر ناسا بنا شده است. در حالی که کپلر روی یک منطقه خاص از آسمان تمرکز داشت و به دنبال سیارات دورتر بود، TESS با هدف قرار دادن ستارههای روشن و نزدیک، زمینه را برای مطالعات دقیقتر با تلسکوپهای زمینی و فضایی آینده، از جمله تلسکوپ جیمز وب، فراهم میسازد.
کشف جهانهای جدید نزدیک ما تنها آغاز یک مسیر طولانی است. دادههای جمعآوری شده توسط TESS در سالهای آینده، منبع اصلی انتخاب اهداف برای نسل بعدی تلسکوپها جهت جستوجوی زیستپذیری و شاید حتی نشانههای حیات در سیارات دوردست خواهد بود.
