伯尔尼大学 CHEOPS在一颗名为HD 88111的恒星上拍摄的图像
这颗恒星位于九头蛇星座，距离地球约175光年，目前还不知道它有任何系外行星
CHEOPS连续47小时每30秒拍摄一张恒星图像
信用:欧空局/空客/CHEOPS飞行任务联盟 CHEOPS已经达到了它的下一个里程碑:在地球轨道上进行了广泛的测试之后，其中一些任务小组由于冠状病毒危机被迫在家里进行，太空望远镜已经被宣布为科学做好了准备
CHEOPS代表“表征系外行星卫星”，目的是调查已知系外行星，以确定它们是否具备适合生命生存的条件
CHEOPS是欧洲航天局(欧空局)和瑞士在伯尔尼大学的领导下与日内瓦大学合作开展的一项联合任务
经过近三个月的广泛测试，其中一部分处于遏制冠状病毒的封锁状态，2020年3月25日星期三，欧空局宣布CHEOPS太空望远镜为科学做好了准备
有了这一成就，欧空局已将运行CHEOPS的责任移交给飞行任务联合体，该联合体由来自11个欧洲国家约30个机构的科学家和工程师组成
尽管出现冠状病毒危机，CHEOPS试验阶段仍顺利完成 测试阶段的成功完成是在非常具有挑战性的时期进行的，基本上所有的特派团小组都被要求在接近阶段结束时在家工作
“只有在所有参与者的全力投入下，测试阶段才有可能完成，而且因为该任务有一个基本上自动化的操作控制系统，允许从家里发送命令和接收数据，”伯尔尼大学天体物理学教授兼CHEOPS任务首席研究员威利·本茨解释说
一个由科学家、工程师和技术人员组成的团队从1月初到3月底对CHEOPS进行了一段时间的广泛测试和校准
“当我们意识到所有的系统都像预期的那样工作，甚至比预期的还要好的时候，我们非常激动，”瑞士伯尔尼大学的CHEOPS仪器科学家安德里亚·福捷解释说，他是该联盟调试团队的负责人
图2以“光曲线”的形式示出了星HD 88111的亮度，该亮度是根据CHEOPS在47小时内拍摄的5640张照片中的每一张得出的
“信贷:欧空局/空中客车/CHEOPS飞行任务财团 满足对测量精度的高要求 该小组首先重点评估了空间望远镜的光度性能
CHEOPS已被概念化为一种能够探测地球大小的系外行星的超精密设备
“最关键的测试是精确测量恒星亮度的方差为0
002%(百万分之20)，”威利·本茨解释道
这种精度是必需的，以便清楚地认识到在类太阳恒星(一种被称为“凌日”的事件，可能会持续几个小时)前面经过一颗地球大小的行星所造成的变暗
CHEOPS还被要求证明其有能力在两天内保持这种精度
CHEOPS超越要求 为了验证这一点，该团队聚焦于一颗名为HD 88111的恒星
这颗恒星位于九头蛇星座，距离地球约175光年，它并不知道有行星
CHEOPS连续47小时每30秒拍摄一张恒星图像(见图1)
每张图像都经过仔细分析，最初使用一个专门的自动软件包，随后由团队成员进行分析，以尽可能准确地确定每张图像中恒星的亮度
研究小组预计，在观测期间，恒星的亮度会因各种影响而发生变化，例如视场中的其他恒星、卫星的微小抖动运动或宇宙射线撞击探测器的影响
CHEOPS在47小时内拍摄的5640张照片的结果在图2中显示为“光曲线”
该曲线描绘了所有图像的亮度测量值随时间的变化，显示均方根散射为0
0015%(百万分之15)
“CHEOPS测得的光曲线非常平坦
太空望远镜很容易超过能够测量亮度到0的精度要求
002%(百万分之二十)，”伯尔尼大学CHEOPS任务的任务经理克里斯托弗·布罗格解释道
上图:CHEOPS第一条过境光曲线
这颗名为KELT-11b的巨大系外行星在4分钟内围绕恒星HD 93396运行
7天
从观测开始后大约九个小时开始，可以清楚地看到由于行星造成的倾斜
底部:通过从CHEOPS数据点减去运输拟合获得的残差(上面的红色曲线)
信用:CHEOPS使命财团 一颗会漂浮的系外行星 该小组观察了其他恒星，包括一些已知的主行星(这些被称为系外行星)
CHEOPS聚焦于距离地球约320光年的色系星座HD 93396行星系统
该系统由一颗名为KELT-11b的巨大外行星组成，它于2016年被发现，在4
7天
这颗恒星几乎是太阳的三倍大
研究小组选择了这个特殊的系统，因为这颗恒星太大了，以至于这颗行星要花很长时间才能从它前面经过:事实上，几乎要八个小时
“这给了CHEOPS一个机会来展示它捕捉长时间过境事件的能力，否则很难从地面观察到，因为对于地面天文学来说，夜晚的‘天文’部分通常需要不到8个小时，”日内瓦大学科学学院天文系教授兼CHEOPS科学小组发言人迪迪迪埃·奎洛兹解释道
CHEOPS的第一条过境光曲线如图3所示，在那里，由于行星引起的倾角大约发生在观测开始后9小时
由CHEOPS测量的KELT-11b的过境使得能够确定外行星的大小
它的直径为181，600公里，CHEOPS能够以4'290公里的精度进行测量
相比之下，地球的直径只有大约12，700公里，而木星——我们太阳系中最大的行星——的直径为139，900公里
因此，太阳系外行星KELT-11b比木星大，但它的质量是木星的五倍，这意味着它的密度极低:“它会漂浮在足够大的游泳池里的水面上，”日内瓦大学CHEOPS任务科学家大卫·艾伦里奇说
有限的密度归因于这颗行星离它的恒星很近
图4显示了由CHEOPS成功观测到的第一个过境行星系统
奔驰解释说，CHEOPS的测量结果比地球上的精确五倍
“这给了我们一个在未来几个月和几年里，我们用CHEOPS所能取得的成就的预演，”奔驰继续说道
CHEOPS观测到的第一颗凌日行星的信息图
彩色圆圈显示了恒星(彩色)与凌日行星(黑色)的相对大小，对于HD 93396(橙色)及其行星凯尔特-11b，作为比较，还有太阳(黄色)、地球和木星
信用:CHEOPS使命财团 寻找潜在的可居住行星 CHEOPS任务(表征系外行星卫星)是欧空局新创建的“S级任务”中的第一个(欧空局预算不到5000万英镑的小型任务)，专门用于表征系外行星的凌日
CHEOPS测量当一颗行星从一颗恒星前面经过时该恒星亮度的变化
这一测量值可以得出行星的大小，并根据现有数据确定其密度
这提供了关于这些行星的重要信息——例如，它们是否主要是岩石，是否由气体组成，或者它们是否有深海
这反过来又是决定一个星球是否具备适合生命生存的条件的重要一步
CHEOPS是作为欧洲航天局(欧空局)和瑞士之间伙伴关系的一部分开发的
在伯尔尼大学和欧空局的领导下，一个由来自11个欧洲国家的100多名科学家和工程师组成的财团参与了为期五年的卫星建造工作
CHEOPS于2019年12月18日星期三从法属圭亚那库鲁的欧洲太空港搭乘联盟号Fregat火箭开始了它的太空之旅
从那以后，它一直在极地轨道上绕地球运行，大约一个半小时，在终结者身后700公里的高度
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