Изучение экзопланет: маленький спутник CUTE преследует большие цели

Новый миниатюрный спутник, спроектированный и построенный в Лаборатории физики атмосферы и космоса (LASP) CU Boulder, является доказательством того, что маленькие спутники могут решать большие научные задачи.

Миссию Colorado Ultraviolet Transit Experiment (CUTE) планируется запустить в космос 27 сентября 2021 года. Космический аппарат стоимостью около 4 миллионов долларов, это меньший по размеру тип спутника, известный как «CubeSat» размером с небольшую коробку.

Но у него грандиозные цели: в течение примерно 7 месяцев миссия будет отслеживать изменчивую физику вокруг класса чрезвычайно горячих планет, вращающихся вокруг звезд вдали от Земли.

Это первая миссия CubeSat, финансируемая НАСА, которая позволяет заглянуть в незнакомые далекие миры, что знаменует собой серьезное испытание того, на что могут быть способны малые космические аппараты.

«Это эксперимент, который НАСА проводит, чтобы увидеть, как много науки можно сделать с помощью небольшого спутника», — сказал специалист LASP Кевин Франс, главный исследователь миссии. «Это захватывающе, но и немного пугающе».

Миссия будет запущена на борту ракеты Atlas V United Launch Alliance вместе со спутником Landsat 9 с базы космических сил Ванденберг в Ломпоке, штат Калифорния.

Как только CUTE выйдет на орбиту вокруг Земли, он нацелится на набор экзопланет, называемых «горячими Юпитерами».

Как следует из названия, эти газообразные планеты большие и очень горячие, достигая температуры в тысячи градусов по Цельсию. Открытия спутника помогут ученым лучше понять, как эти и многие другие планеты эволюционируют и даже уменьшаются в размерах за миллиарды лет.

В последние годы LASP руководила разработкой нескольких миссий CubeSat для исследования всего, от активности Солнца до сверхновых в далеких галактиках. В отличие от более крупных космических миссий, стоимость которых часто исчисляется сотнями миллионов долларов, инженеры могут производить CubeSat относительно дешево.

Горячие Юпитеры и их еще более хаотичные собратья ультра-горячие Юпитеры представляют собой особенно негостеприимный класс газовых миров. Возьмем, к примеру, KELT-9b: эта планета, которая находится в звездной системе примерно в 670 световых годах от нашей, имеет массу почти в три раза больше, чем Юпитер.

Но KELT-9b также вращается намного ближе к своей домашней звезде — настолько близко, что температура на планете достигает ошеломляющих 4 300 градусов по Цельсию.

«Поскольку эти планеты припаркованы так близко к своим родительским звездам, они получают огромное количество излучения», — сказал Кеви Франс.

Это излучение со временем разрушает планету. При таких температурах атмосфера горячих Юпитеров начинает расширяться и даже может оторваться и улететь в космос. Вот где пригодится CUTE: на протяжении всей своей миссии космический аппарат будет измерять, насколько быстро газы улетучиваются как минимум из 10 горячих юпитеров, включая KELT-9b. Он достигнет этого с помощью своего уникального прямоугольного телескопа, впервые примененного в LASP.

«В конечном итоге CUTE преследует одну главную цель — изучить надутые атмосферы этих действительно горячих экзопланет», — говорят ученые. «Инфляция этих экзопланетных атмосфер находятся в масштабах, которые просто не наблюдаются в нашей солнечной системе». Кевин Франс добавил, что результаты могут многое рассказать ученым не только о горячих юпитерах, но и обо всем спектре планет, существующих в галактике.

Они включают в себя маленькие и каменистые миры, такие как Земля и ее ближайшие соседи. (Марс, например, также потерял большую часть своей атмосферы почти за 3 миллиарда лет, что сделало планету непригодной для проживания человека).

«Чем больше мест мы понимаем в атмосферном ускользании, тем лучше мы понимаем его в целом», — сказал Кевин Франс. «Затем мы можем применить эти результаты к различным типам планет».