CHEOPS ha raggiunto il suo prossimo traguardo:dopo numerosi test nell'orbita terrestre, alcuni dei quali il team della missione è stato costretto a svolgere da casa a causa della crisi del coronavirus, il telescopio spaziale è stato dichiarato pronto per la scienza. CHEOPS sta per "Caratterizzare ExOPlanet Satellite, " e ha lo scopo di indagare sugli esopianeti conosciuti per determinare, tra l'altro, se hanno condizioni ospitali per la vita.

CHEOPS è una missione congiunta dell'Agenzia spaziale europea (ESA) e della Svizzera, sotto la guida dell'Università di Berna in collaborazione con l'Università di Ginevra (UNIGE). Dopo quasi tre mesi di test approfonditi, con una parte nel mezzo del lockdown per contenere il coronavirus, di mercoledì, 25 marzo 2020, L'ESA ha dichiarato il telescopio spaziale CHEOPS pronto per la scienza. Con questo traguardo, L'ESA ha affidato la responsabilità di gestire CHEOPS al consorzio della missione, che consiste di scienziati e ingegneri provenienti da circa 30 istituzioni in 11 paesi europei.

Completamento positivo della fase di test CHEOPS nonostante la crisi del coronavirus

Il buon esito della fase di test è avvenuto in tempi molto impegnativi, con essenzialmente tutto il team di missione che deve lavorare da casa verso la fine della fase. "Il completamento della fase di test è stato possibile solo con il pieno impegno di tutti i partecipanti, e poiché la missione ha un sistema di controllo operativo ampiamente automatizzato, consentire l'invio di comandi e la ricezione di dati da casa, " spiega Willy Benz, Professore di Astrofisica all'Università di Berna e Principal Investigator della missione CHEOPS.

Un team di scienziati, ingegneri e tecnici hanno sottoposto CHEOPS a un periodo di test e calibrazioni approfonditi dall'inizio di gennaio fino alla fine di marzo. "Siamo rimasti entusiasti quando ci siamo resi conto che tutti i sistemi funzionavano come previsto o addirittura meglio del previsto, " spiega Andrea Fortier, ricercatrice di strumenti CHEOPS dell'Università di Berna, che ha guidato la squadra di commissioning del consorzio.

Soddisfare i requisiti elevati sulla precisione di misurazione

Il team ha iniziato concentrandosi sulla valutazione delle prestazioni fotometriche del telescopio spaziale. CHEOPS è stato concepito come un dispositivo di eccezionale precisione in grado di rilevare esopianeti delle dimensioni del pianeta Terra. "Il test più critico era nella misurazione precisa della luminosità di una stella a una varianza dello 0,002% (20 parti per milione), " spiega Willy Benz. Questa precisione è necessaria per riconoscere chiaramente l'oscuramento causato dal passaggio di un pianeta delle dimensioni della Terra davanti a una stella simile al Sole (evento noto come "transito, " che può durare diverse ore). A CHEOPS è stato inoltre richiesto di dimostrare la sua capacità di mantenere questo grado di precisione fino a due giorni.

CHEOPS supera i requisiti

Per verificare questo, il team si è concentrato su una stella nota come HD 88111. La stella si trova nella costellazione dell'Idra, a circa 175 anni luce dalla Terra, e non è noto per ospitare pianeti. CHEOPS ha scattato un'immagine della stella ogni 30 secondi per 47 ore consecutive (vedi Figura 1). Ogni immagine è stata attentamente analizzata, inizialmente utilizzando un pacchetto software automatico specializzato, e successivamente dai membri del team, per determinare in ogni immagine la luminosità della stella nel modo più accurato possibile. Il team si aspettava che la luminosità della stella cambiasse durante il periodo di osservazione a causa di una varietà di effetti, come altre stelle nel campo visivo, il minuscolo jitter del satellite, o l'impatto dei raggi cosmici sul rivelatore.

I risultati del 5, 640 foto scattate da CHEOPS in 47 ore sono mostrate nella Figura 2 come una "curva di luce". La curva rappresenta la variazione nel tempo delle misurazioni della luminosità di tutte le immagini, mostrando una dispersione quadratica media dello 0,0015% (15 parti per milione). "La curva di luce misurata da CHEOPS era piacevolmente piatta. Il telescopio spaziale supera facilmente il requisito per poter misurare la luminosità con una precisione dello 0,002% (20 parti per milione), " spiega Christopher Broeg, Mission Manager per la missione CHEOPS presso l'Università di Berna.

Un esopianeta che galleggia

Il team ha osservato altre stelle, compresi alcuni pianeti noti per ospitare (questi sono chiamati esopianeti). CHEOPS si è concentrato sul sistema planetario HD 93396 che si trova nella costellazione del Sesto, a circa 320 anni luce dalla Terra. Questo sistema è costituito da un esopianeta gigante chiamato KELT-11b, che è stato scoperto nel 2016 per orbitare attorno a questa stella in 4,7 giorni. La stella è quasi tre volte più grande del sole.

Il team ha scelto questo particolare sistema perché la stella è così grande che il pianeta impiega molto tempo a passarci davanti:infatti, quasi otto ore. "Questo ha dato a CHEOPS l'opportunità di dimostrare la sua capacità di catturare lunghi eventi di transito altrimenti difficili da osservare da terra, poiché la parte "astronomica" della notte per l'astronomia da terra di solito richiede meno di otto ore, " spiega Didier Queloz, professore presso il Dipartimento di Astronomia della Facoltà di Scienze dell'Università di Ginevra e portavoce del CHEOPS Science Team. La prima curva di luce di transito di CHEOPS è mostrata in Figura 3, dove il calo dovuto al pianeta si verifica circa nove ore dopo l'inizio dell'osservazione.

Il transito di KELT-11b misurato da CHEOPS ha permesso di determinare le dimensioni dell'esopianeta. Ha un diametro di 181, 600 chilometri, che CHEOPS è in grado di misurare con una precisione di 4'290 km. Il diametro della Terra, in confronto, è solo circa 12, 700 chilometri, mentre quello di Giove, il pianeta più grande del nostro sistema solare, è 139, 900 chilometri. L'esopianeta KELT-11b è quindi più grande di Giove, ma la sua massa è cinque volte inferiore, il che significa che ha una densità estremamente bassa:"gallezzerebbe sull'acqua in una piscina abbastanza grande, "dice David Ehrenreich, CHEOPS Mission Scientist dell'Università di Ginevra. La densità limitata è attribuita alla stretta vicinanza del pianeta alla sua stella. La Figura 4 mostra un disegno del primo sistema di pianeti in transito osservato con successo da CHEOPS.

Benz spiega che le misurazioni di CHEOPS sono cinque volte più accurate di quelle della Terra. "Questo ci dà un'anticipazione di ciò che possiamo ottenere con CHEOPS nei mesi e negli anni a venire, "continua Benz.

CHEOPS—alla ricerca di potenziali pianeti abitabili

La missione CHEOPS (CHaracterising ExOPlanet Satellite) è la prima delle "missioni di classe S" di nuova creazione dell'ESA (missioni di piccola classe con un budget ESA inferiore a 50 milioni), ed è dedicato alla caratterizzazione dei transiti degli esopianeti. CHEOPS misura i cambiamenti nella luminosità di una stella quando un pianeta passa davanti a quella stella. Questo valore misurato consente di ricavare la dimensione del pianeta, e per la sua densità da determinare sulla base dei dati esistenti. Ciò fornisce importanti informazioni su questi pianeti, ad esempio, se sono prevalentemente rocciosi, sono composti da gas, o se hanno oceani profondi. Questo, a sua volta, è un passo importante nel determinare se un pianeta ha condizioni ospitali per la vita.

CHEOPS è stato sviluppato nell'ambito di una partnership tra l'Agenzia spaziale europea (ESA) e la Svizzera. Sotto la guida dell'Università di Berna e dell'ESA, un consorzio di oltre cento scienziati e ingegneri provenienti da undici stati europei è stato coinvolto nella costruzione del satellite in cinque anni.

CHEOPS ha iniziato il suo viaggio nello spazio mercoledì, 18 dicembre 2019 a bordo di un razzo Soyuz Fregat dallo spazioporto europeo di Kourou, Guiana francese. Da allora, sta orbitando attorno alla Terra su un'orbita polare in circa un'ora e mezza ad un'altitudine di 700 chilometri dopo il terminatore.