Zdjęcie w tle: NASA
Jesienią 2021 roku wystartowała nanosatelita w ramach misji CUTE (Colorado Ultraviolet Transit Experiment). Stworzona została w celu lepszego poznania atmosfer egzoplanet i powinna pozwolić nam poznać skład uciekających z atmosfery gazów egzoplanet bliskich swoim gwiazdom.
Instalacja nanosatelity CUTE na ładunek satelity LANDSAT-9.
Zjawisko ucieczki gazów z atmosfery
Do tej pory odkryto prawie 5,500 egzoplanet, wiele z nich w niewielkiej odległości od swojej gwiazdy. Te planety poszerzają nam możliwości na badanie ważnych i ciekawych zjawisk, takich jak interakcje z ich najbliższą gwiazdą, czy utrata masy atmosferycznej, czyli zjawiska, w którym gazy w atmosferze planety osiągają prędkość pozwalającą im przeciwstawić się grawitacji planety i wylecieć w kosmos, gdzie możemy je zaobserwować przy pomocy wielu instrumentów naukowych.
Ucieczka gazów z atmosfer jest procesem ważnym dla ewolucji wielu planet skalistych naszego układu słonecznego i najpewniej w większym lub mniejszym stopniu oddziałuje na wcześniejsze formowanie się egzoplanet o krótkim okresie orbitowania wokół swojej gwiazdy, scharakteryzowane przez misje Kepler. Sama ucieczka gazów może być determinująca w sprawie tego, czy egzoplaneta może sprzyjać życiu. Zjawisko to pierwszy raz zostało zaobserwowane w Lini widmowej wodoru lyman-alfa o długości fali 121 nm w roku 2003. Problem jest taki, że zanieczyszczenie neutralnym wodorem w przestrzeni kosmicznej oraz w górnej atmosferze ziemskiej utrudnia zbieranie wysokiej jakości pomiarów lyman-alfa od egzoplanet. Dla kontrastu, gwiazdy obserwowanych egzoplanet w bliskim ultrafiolecie różnią się bardzo od swoich planet, więc mierząc linię lyman-alfa możemy łatwiej i dokładniej zaobserwować tranzyt egzoplanety.
O samej satelicie
Wiedza ta zmotywowała Dr. Kevina Franca i jego zespół z Uniwersytetu w Colorado, aby zaprojektować misję CUTE. Zespół odpowiedzialny za misje CUTE postanowił, że swój projekt przedstawią NASA w ich programie ROSES. Projekt udało się ufundować w lipcu 2017 r. CUTE do badań używa 2 technologie, posiada prostokątny teleskop Cassegraina z lustrem o wymiarach 20 na 8 cm pokrytym dodatkową warstwą aluminium oraz warstwą fluorku magnezu, aby zminimalizować formowanie się warstwy tlenków, która może absorbować światło UV. Satelita na pokładzie posiada również miniaturowy spektrograf o niskiej rozdzielczości operujący na długościach fal od 250 do 330 nm.
Nietypowym ruchem było umieszczenie na pokładzie prostokątnego teleskopu, lecz było to potrzebne, aby przystosować go do wielkości samej satelity. Adaptacja ta umożliwiała powiększyć ilość zbieranego światła nawet 3-krotnie w porównaniu do teleskopu klasycznego. Kompaktowy spektrograf ma rozdzielczość, która spełnia wymagania misji, używając mniejszych komponentów zaadoptowanych z teleskopu Hubble’a.
Wnętrze satelity CUTE.
Sposób zaprojektowania spektrografu umożliwił misji CUTE na dokonywanie pomiarów w bliskim ultrafiolecie z podobną precyzją, co większe misje, nawet w trudniejszym i bardziej wymagającym środowisku doświadczanym przez satelitę. W dodatku sonda potrafi zmierzyć jony żelaza i magnezu w dalekich częściach atmosfery, czego nie mogą dostrzec instrumenty na Ziemi. Instrumenty badawcze CUTE znajdują się w obudowie od Blue Canyon Technologies, która odpowiada za zasilanie, sterowanie, przetrzymywanie danych, kontrolę wysokości oraz komunikację.
Wystrzelenie i obserwacje satelity
Satelita CUTE została wystrzelona jako ładunek na satelicie LANDSAT-9, 27 września 2021 r. na orbitę synchroniczną ze słońcem z apogeum 560 km. W 2024 r. CUTE zaobserwowała pomiędzy 6 i 11 tranzytów siedmiu różnych systemów egzoplanet. Na przykład, obserwacje bardzo gorącej egzoplanety, WASP-189b pokazują daleko wysuniętą atmosferę. Obserwowane jony magnezu są niezwiązane grawitacyjnie z planetą, co oznacza, że aktywnie uciekają stamtąd ciężkie pierwiastki.
Podsumowanie
Misja CUTE pokazuje, jak tak drobna satelita z tak małymi instrumentami badawczymi może dorównywać znacznie droższym misjom. Wydaje się, że NASA i inne agencje kosmiczne to zauważyły i zaczynają chętniej fundować takie małe misje.
Korekta – Szymon Ryszkowski
