El satélite Cheops, listo para hacer ciencia, observa sus primeros exoplanetas.
Cheops, la nueva misión exoplanetaria de la ESA, ha completado con éxito los casi tres meses de puesta en servicio en órbita, superando las expectativas en cuanto a rendimiento. El satélite, que comenzará las operaciones científicas rutinarias a finales de abril, ya ha efectuado observaciones prometedoras de estrellas que albergan exoplanetas, lo que augura un sinfín de apasionantes descubrimientos en el futuro.
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| Imagen de Cheops de la estrella HD 88111. Una imagen de la estrella conocida como HD 88111, tomada por el observador de exoplanetas Cheops de la ESA durante su puesta en órbita a principios de 2020. La estrella se encuentra en la constelación de Hydra, a unos 175 años luz de la Tierra, y no se sabe que albergue ningún planeta en órbita. Para demostrar la estabilidad del satélite y el instrumento, Cheops tomó una imagen de esta estrella cada 30 segundos durante 47 horas consecutivas. Las imágenes tomadas por Cheops están borrosas intencionalmente: este desenfoque deliberado está en el centro de la estrategia de observación de la misión, que mejora la precisión de la medición al difundir la luz proveniente de estrellas distantes sobre muchos píxeles de su detector. Crédito: ESA / Airbus / CHEOPS Mission Consortium. |
“La fase de puesta en servicio en órbita ha sido emocionante y nos complace haber podido cumplir todos los requisitos —afirma Nicola Rando, responsable del proyecto Cheops de la ESA—. La plataforma del satélite y el instrumento han demostrado un rendimiento notable, y los centros de operaciones científicas y de la misión han brindado un apoyo inmejorable a las operaciones”.
Lanzado en diciembre de 2019, el Satélite para la Caracterización de Exoplanetas (Cheops) abrió su ojo al universo a finales de enero y poco después tomó las primeras imágenes, deliberadamente borrosas, de las estrellas. Este desenfoque intencionado es fundamental para la estrategia de observación de la misión, que mejora la precisión de las mediciones al dispersar la luz procedente de estrellas distantes a través de los numerosos píxeles de su detector.
La precisión es clave para la actual investigación exoplanetaria. Se sabe que hay más de cuatro mil planetas orbitando estrellas distintas del Sol. Un siguiente paso importantísimo es empezar a caracterizarlos para conocer su estructura, formación y evolución.
Caracterizar estos planetas midiendo de forma precisa sus tamaños (especialmente en el caso de los planetas más pequeños) es justamente el objetivo de Cheops. No obstante, antes de que se considerase listo para llevar a cabo esta tarea, el satélite, de 1,5 m de longitud, tenía que superar un gran número de pruebas.
Un rendimiento excepcional.
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| Impresión artística de la estrella HD 93396 y su planeta Júpiter, KELT-11b. HD 93396 es una estrella amarilla subgigante ubicada a 320 años luz de distancia, ligeramente más fría y tres veces más grande que nuestro Sol. Alberga un planeta gaseoso hinchado, KELT-11b, aproximadamente un 30% más grande que Júpiter, en una órbita que está mucho más cerca de la estrella que Mercurio del Sol. Durante su puesta en servicio en órbita, la misión Cheops de la ESA observó un tránsito de KELT-11b frente a su estrella anfitriona. La curva de luz de esta estrella muestra una caída clara causada por el tránsito de ocho horas de KELT-11b, que permitió a los científicos determinar con mucha precisión el diámetro del planeta: 181,600 km, con una incertidumbre de menos de 4300 km. Crédito: ESA |
Con las primeras series de pruebas de vuelo, efectuadas entre enero y febrero, los expertos de la misión comenzaron a analizar la respuesta del satélite y, más concretamente, de su telescopio y su detector en el entorno espacial. Durante marzo, Cheops se centró en estrellas bien estudiadas.
“Para medir el rendimiento de Cheops, primero necesitábamos observar estrellas cuyas propiedades sean bien conocidas, estrellas con un comportamiento correcto: escogidas por su estabilidad y sin signos de actividad”, apunta Kate Isaak, científica del proyecto Cheops de la ESA.
Este acercamiento ha permitido a los equipos de la ESA, el consorcio de la misión y Airbus España, que es el contratista principal, verificar que el satélite es lo bastante preciso y estable como para cumplir sus ambiciosos objetivos.
“El apuntamiento es extremadamente estable; esto significa que, cuando el telescopio observa una estrella durante horas mientras la nave se desplaza por su órbita, la imagen de la estrella permanece siempre dentro del mismo grupo de píxeles en el detector”, explica Carlos Corral van Damme, ingeniero principal de sistemas de la ESA para Cheops.
“Esta elevada estabilidad se debe a una combinación de rendimiento excelente del equipo y de algoritmos de apuntamiento a medida, y será especialmente importante para cumplir los objetivos científicos de la misión. La estabilidad térmica del telescopio y el detector también ha demostrado ser aún mejor de lo necesario”, añade Carlos.
El periodo de puesta en servicio ha demostrado que Cheops alcanza la precisión fotométrica necesaria y, aún más importante, que según las necesidades el satélite se puede gobernar desde el segmento de tierra para llevar a cabo las observaciones científicas.
“Nos alegramos enormemente al ver que todos los sistemas funcionaban según lo esperado o incluso mejor”, señala Andrea Fortier, científica del instrumento Cheops, que ha dirigido el equipo de puesta en servicio del consorcio para la Universidad de Berna (Suiza).
La hora de los exoplanetas.
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| Cheops obtiene su primera curva de luz exoplaneta. Durante su puesta en servicio en órbita, la misión Cheops de la ESA observó el tránsito de KELT-11b frente a su estrella anfitriona. HD 93396 es una estrella amarilla subgigante ubicada a 320 años luz de distancia, ligeramente más fría y tres veces más grande que nuestro Sol. Alberga un planeta gaseoso hinchado, KELT-11b, aproximadamente un 30% más grande que Júpiter, en una órbita que está mucho más cerca de la estrella que Mercurio del Sol. La curva de luz de esta estrella muestra una clara caída causada por el tránsito de ocho horas de KELT-11b, que permitió a los científicos determinar con mucha precisión el diámetro del planeta: 181,600 km, con una incertidumbre de menos de 4300 km. Las mediciones realizadas por Cheops son cinco veces más precisas que las de la Tierra, lo que proporciona una muestra de la ciencia que proviene de la misión Cheops. En este gráfico, el Sol se muestra como una comparación, junto con el diámetro de la Tierra y Júpiter (calculado a partir del radio volumétrico medio). Crédito: ESA / Airbus / CHEOPS Mission Consortium. |
Durante las últimas dos semanas de la fase de puesta en servicio en órbita, Cheops observó dos estrellas anfitrionas de exoplanetas mientras estos transitaban por delante de ellas y tapaban una fracción de su luz. La observación de tránsitos de exoplanetas conocidos es precisamente para lo que se diseñó la misión: para medir con una precisión y una exactitud sin precedentes el tamaño de los planetas y para determinar sus densidades combinando estos datos con la medida independiente de sus masas.
Uno de los objetivos fue HD 93396, una estrella subgigante amarilla situada a 320 años luz, algo más fría y tres veces mayor que nuestro Sol. Las observaciones se centraron en KELT-11b, un planeta gaseoso alrededor de un 30 % mayor que Júpiter, en una órbita mucho más cercana a la estrella de lo que Mercurio se halla del Sol.
La curva de luz de esta estrella muestra una fuerte caída causada por el tránsito de ocho horas de KELT-11b. A partir de esos datos, los científicos han determinado con gran precisión el diámetro del planeta: 181.600 km, con una incertidumbre de menos de 4.300 km.
“Las mediciones efectuadas por Cheops son cinco veces más precisas que las efectuadas desde la Tierra. Así podemos hacernos una idea de lo que podremos conseguir con Cheops durante los próximos meses y años”, adelanta Willy Benz, investigador principal del consorcio de la misión Cheops y profesor de astrofísica en la Universidad de Berna.
El 25 de marzo tuvo lugar una revisión formal del rendimiento del satélite y las operaciones del segmento de tierra, que Cheops superó con nota. A continuación, la ESA cedió la responsabilidad de operar la misión al consorcio liderado por Willy Benz.
Cheops (Caracterización del satélite de exoplanetas) se lanzó desde el puerto espacial de Europa en la Guayana Francesa el 18 de diciembre de 2019. Desde entonces, la cubierta del telescopio se abrió y comenzó a observar sus primeras estrellas. Ahora que la nave espacial, el rendimiento óptico del telescopio, los detectores y la electrónica están funcionando según lo planeado, Cheops estudiará cientos de exoplanetas conocidos que orbitan alrededor de estrellas brillantes. La misión utilizará el método de tránsito, que registrará la diminuta inmersión en la luz a medida que un planeta pasa frente a su estrella anfitriona, para medir los tamaños de los planetas con una precisión y exactitud sin precedentes y para determinar sus densidades combinándolas con mediciones independientes de sus masas. Cheops es una misión pequeña (o clase S) en el Programa de Ciencias de la ESA, desarrollado como una asociación con Suiza, con importantes contribuciones de Austria, Bélgica, Francia, Alemania, Hungría, Italia, Portugal, España, Suecia y el Reino Unido. La misión científica continuará hasta octubre de 2023 y ampliará nuestra comprensión de los exoplanetas y el Universo en el que vivimos. Crédito: ESA.
Por suerte, las actividades de puesta en servicio no se han visto afectadas demasiado por la emergencia causada por la pandemia de coronavirus, que ha hecho que se apliquen medidas de distanciamiento social y restricciones a los desplazamientos en toda Europa para evitar la propagación de la enfermedad.
“El segmento de tierra ha estado funcionando sin problemas desde el principio, lo que nos ha permitido automatizar completamente la mayoría de las operaciones para manejar el satélite y enviar los datos ya durante las primeras semanas tras el lanzamiento —explica Carlos—. Para cuando se alcanzó el estado de emergencia, en marzo, y se adoptaron las nuevas normas y reglamentos, la automatización de los sistemas hizo que las consecuencias para la misión fueran mínimas”.
En estos momentos, Cheops está pasando a la fase de operaciones científicas rutinarias, que se espera que comiencen a finales de abril. Los científicos han empezado a observar algunos de los “objetivos científicos tempranos”: una selección de estrellas y sistemas planetarios escogidos por constituir ejemplos paradigmáticos de lo que la misión puede lograr. Incluyen una “supertierra caliente” conocida como 55 Cancri e, cubierta de un océano de lava, y un “neptuno templado”, GJ 436b, que está perdiendo su atmósfera debido al resplandor de su estrella anfitriona. Otra estrella en la lista de próximas observaciones de Cheops es una enana blanca, primer objetivo del Programa de Observadores Invitados de la ESA, que ofrece a científicos más allá del consorcio de la misión la oportunidad de aprovechar la misión y capitalizar sus capacidades de observación.
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| El CHaracterising ExOPlanet Satellite, Cheops, Satélite para la Caracterización de Exoplanetas, CHEOPS, en la sala Rosetta del centro técnico de la ESA en los Países Bajos en septiembre de 2018. Cheops realizará observaciones de estrellas que albergan exoplanetas para medir pequeños cambios en su brillo debido al tránsito de un planeta a través del disco de la estrella, apuntando a estrellas particulares que albergan planetas en el rango de tamaño de la Tierra a Neptuno. La información permitirá realizar mediciones precisas de los tamaños de los planetas en órbita: combinado con las mediciones de las masas de los planetas, esto proporcionará una estimación de su densidad media, un primer paso para caracterizar los planetas fuera de nuestro Sistema Solar. Credito:ESA–A. Conigli. |
Más información sobre Cheops.
Cheops es una misión de la ESA desarrollada en colaboración con Suiza, con un consorcio exclusivo liderado por la Universidad de Berna y con importantes contribuciones de Alemania, Austria, Bélgica, España, Francia, Hungría, Italia, Portugal, Reino Unido y Suecia.
La ESA es la responsable de la arquitectura de la misión, del aprovisionamiento y de las pruebas del satélite, así como del lanzamiento y la fase de lanzamiento y primeras operaciones, la puesta en servicio en órbita y el Programa de Observadores Invitados. El consorcio formado por once Estados miembros de la ESA y liderado por Suiza ha proporcionado los elementos esenciales para la misión. El contratista principal para el diseño y la construcción de la nave es Airbus Defence and Space en Madrid. El consorcio de la misión Cheops dirige el Centro de Operaciones de la Misión en INTA (Torrejón de Ardoz, cerca de Madrid) y el Centro de Operaciones Científicas en la Universidad de Ginebra (Suiza).
Para más información:
Nicola Rando
ESA Cheops project manager
Email: nicola.rando@esa.int
Kate Isaak
ESA Cheops project scientist
Email: kate.isaak@esa.int
Carlos Corral van Damme
ESA Cheops System Principal Engineer
ESA Media Relations
Email: media@esa.int
• Publicado en ESA el 16 de marzo del 2020, enlace publicación.
