TESS — сокращение от Transitional Exoplanet Survey Satellite, то есть «спутник для поиска экзопланет транзитным методом». Транзитный метод основан на наблюдении за видимым блеском звезд на протяжении длительного времени; если свет звезды в какой-то момент закрывает обращающаяся вокруг нее планета, то по этому затмению можно вычислить и размер планеты, и, зафиксировав несколько таких событий, период обращения. Именно этот способ привел к обнаружению большей части известных человечеству экзопланет, причем наибольший вклад в этот перечень внесла запущенная в 2009 году космическая же обсерватория «Кеплер».
Сейчас у «Кеплера» заканчивается топливо для двигателей, и инженеры NASA предполагают, что в ближайшие месяцы аппарат, который изначально был рассчитан на работу до 2012 года, окажется потерян для астрономов. С отказавшими в 2013 году двумя гироскопами из четырех и без топлива обсерваторию попросту нельзя будет развернуть в нужном направлении, в том числе для передачи данных на Землю.
TESS не является копией невероятно успешного (более 2,5 тысячи подтвержденных экзопланет и еще больше потенциальных кандидатов) «Кеплера». Более того, новый аппарат даже нельзя назвать «полноценным» телескопом с большим зеркалом и возможностью вести наблюдения за удаленными на несколько тысяч световых лет звездами. На борту новой космической обсерватории установлены четыре камеры с линзовыми объективами диаметром 105 миллиметров, полем зрения 24×24 градуса и относительным отверстием (диафрагмой) 1,4 — иными словами, по своим характеристикам это ближе к длиннофокусным фотообъективам, а не к телескопам. Светочувствительные матрицы сделаны специально для TESS и отличаются низким уровнем шума. Благодаря ряду интересных технических решений установленные в каждой камере четыре матрицы (по 4 мегапикселя каждая) обеспечат соотношение «сигнал/шум» намного лучше, чем даже у очень хороших профессиональных камер.
Широкое поле зрения позволит астрономам одновременно наблюдать множество звезд и тем самым быстро собирать информацию. TESS будет сканировать все небо на протяжении двух лет, и ученые рассчитывают получить данные о полумиллионе звезд. По некоторым оценкам, результатом может стать обнаружение примерно двадцати тысяч экзопланет, из которых не менее полутысячи будет представлять собой небесные тела земного типа и суперземли.
Вообще, транзитный метод, используемый TESS, не слишком хорош для поиска планет, похожих на Землю, у звезд вроде нашего Солнца. Такие планеты совсем небольшие на фоне своей звезды (их сложнее заметить) и вдобавок имеют большой период обращения — приходится долго ждать очень слабого затмения. У красных же карликов (как TRAPPIST-1, см. схему выше) соотношение «планета/звезда» куда лучше, и период обращения меньше.
Работа TESS позволит исследователям составить обширный перечень экзопланет для последующего более пристального исследования наиболее интересных объектов. Тратить ресурсы «Хаббла», крупнейших наземных телескопов или будущего «Джеймса Вебба» на рутинный поиск какого-нибудь очередного «горячего Юпитера» научно и экономически неоправданно, а вот прицельно развернуть большой и дорогой инструмент в сторону, скажем, планеты земного типа в обитаемой зоне звезды — совсем иное дело. Для того чтобы последнее утверждение было более наглядным, стоит привести конкретные числа: стоимость 1000 секунд наблюдений при помощи «Хаббла» составляет около 11 тысяч евро, а из всех заявок астрономов на работу с крупнейшими инструментами проходит в среднем лишь пятая часть.
Поиск экзопланет транзитным методом имеет свои ограничения. Самое важное — это невозможность увидеть планеты там, где они не пересекают линию от звезды к наблюдателю, и сложность обнаружения небесных тел малого диаметра. Так, диаметр Земли более чем в сто раз уступает диаметру Солнца, и, соответственно, Земля при прохождении на фоне диска Солнца закроет лишь одну десятитысячную (площадь пропорциональна квадрату диаметра, а 100×100 = 10 000!) часть поверхности светила. Транзитный метод также требует очень долгих наблюдений для выявления планет вдали от звезды (ждать повторного прохода той же Земли инопланетным исследователям пришлось бы ровно год), поэтому сейчас астрономы рассчитывают получить информацию в первую очередь об экзопланетах в системах красных карликов.
Алексей Тимошенко