Een nieuwe miniatuursatelliet ontworpen en gebouwd in CU Boulder's Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP) levert het bewijs dat 'schattige' dingen grote wetenschappelijke uitdagingen aan kunnen gaan.

Het Colorado Ultraviolet Transit Experiment (CUTE) wordt op 27 september de ruimte in gelanceerd. Het ruimtevaartuig van ongeveer 4 miljoen dollar, een kleiner dan normaal type satelliet bekend als een "CubeSat, " is ongeveer zo groot als een "gezinsgrote doos Cheerios, " zei LASP-onderzoeker Kevin France, hoofdonderzoeker van de missie.

Maar het heeft machtige doelen:in de loop van ongeveer 7 maanden, de missie zal de vluchtige fysica volgen rond een klasse van extreem hete planeten die rond sterren ver weg van de aarde draaien. Het is de eerste CubeSat-missie die door NASA wordt gefinancierd om naar deze verre werelden te turen - een belangrijke test van waartoe kleine ruimtevaartuigen in staat kunnen zijn.

"Het is een experiment dat NASA uitvoert om te zien hoeveel wetenschap kan worden gedaan met een kleine satelliet, " zei Frankrijk, hoogleraar bij de vakgroep Astrofysische en Planetaire Wetenschappen. "Dat is spannend, maar ook een beetje ontmoedigend."

De missie wordt gelanceerd aan boord van een United Launch Alliance Atlas V-raket naast de Landsat 9-satelliet vanaf de Vandenberg Space Force Base in Lompoc, Californië.

Zodra CUTE in een baan rond de aarde komt, het zal zijn zinnen zetten op een reeks exoplaneten die 'hete Jupiters' worden genoemd. Zoals hun namen doen vermoeden, deze gasplaneten zijn zowel groot als gloeiend heet, temperaturen van duizenden graden Fahrenheit bereiken. De bevindingen van de satelliet zullen wetenschappers helpen beter te begrijpen hoe deze planeten, en vele anderen, evolueren en zelfs krimpen in de loop van miljarden jaren.

In recente jaren, LASP heeft de ontwikkeling geleid van meerdere CubeSat-missies om alles te onderzoeken, van de activiteit van de zon tot supernova's in verre sterrenstelsels. In tegenstelling tot grotere ruimtemissies, waaraan vaak een prijskaartje van honderden miljoenen dollars hangt, ingenieurs kunnen CubeSats goedkoop produceren.

"Nog tien jaar geleden, velen in de ruimtegemeenschap waren van mening dat CubeSat-missies niet veel meer waren dan 'speelgoed, '" zei LASP-directeur Daniel Baker. "Er was erkenning dat kleine ruimtevaartuigen nuttig zouden kunnen zijn als leer- en trainingshulpmiddelen, maar er was wijdverbreide scepsis dat de voorhoedewetenschap zou kunnen worden gedaan met zulke kleine platforms. Ik ben verheugd dat LASP en de Universiteit van Colorado het voortouw hebben genomen door aan te tonen dat opmerkelijke wetenschap kan worden gedaan met kleine pakketten. CUTE en andere CU CubeSat-missies veranderen het landschap voor fundamenteel onderzoek."

brandende planeten

SCHATTIG, vooral, pakt een hot topic in de astrofysica aan.

Hete Jupiters, en hun nog chaotischer neven ultra-hete Jupiters, zijn een bijzonder onherbergzame klasse van gasvormige werelden. Neem KELT-9b:Deze planeet, die zich in een stellair systeem bevindt op ongeveer 670 lichtjaar van ons eigen, heeft een massa die bijna drie keer groter is dan die van Jupiter. Maar KELT-9b draait ook veel dichter bij zijn thuisster - zo dichtbij dat de temperatuur op de planeet een verbijsterende 7 bereikte, 800 graden Fahrenheit.

"Omdat deze planeten zo dicht bij hun moedersterren geparkeerd staan, ze ontvangen een enorme hoeveelheid straling, ' zei Frankrijk.

Die straling eist na verloop van tijd een tol van een planeet. Bij die temperaturen de atmosferen van hete Jupiters beginnen uit te zetten als een kogelvis en kunnen zelfs wegscheuren en ontsnappen in de ruimte.

Dat is waar CUTE om de hoek komt kijken:tijdens zijn missie, het ruimtevaartuig zal meten hoe snel gassen ontsnappen uit minimaal 10 hete Jupiters, inclusief KELT-9b. Het zal deze prestatie bereiken met behulp van zijn unieke, rechthoekig telescoopontwerp, die werd gepionierd bij LASP.

"Uiteindelijk heeft CUTE één belangrijk doel, en dat is om de opgeblazen atmosfeer van deze echt hete, vrij gasachtige exoplaneten, " zei Arika Egan, een afgestudeerde student aan LASP die heeft geholpen om de missie te ontwikkelen. "De inflatie en ontsnapping die deze exoplanetaire atmosferen ondergaan, zijn op schalen die gewoon niet te zien zijn in ons eigen zonnestelsel."

Frankrijk voegde eraan toe dat de bevindingen van het team wetenschappers veel kunnen vertellen, niet alleen over hete Jupiters, maar over het volledige scala aan planeten die in de melkweg bestaan. Dat omvat kleine en rotsachtige werelden zoals de aarde en zijn naaste buren. (Mars, bijvoorbeeld, verloor ook een groot deel van zijn atmosfeer gedurende bijna 3 miljard jaar, de planeet onbewoonbaar maken voor mensen).

"Hoe meer plaatsen we atmosferische ontsnapping begrijpen, hoe beter we atmosferische ontsnapping als geheel begrijpen, " zei Frankrijk. "We kunnen deze bevindingen dan toepassen op verschillende soorten planeten."

Goede reis

Hij merkte op dat CUTE zeer geschikt is voor het onderzoeken van de atmosfeer van buitenaardse werelden. In tegenstelling tot grotere ruimtemissies, zoals de Hubble-ruimtetelescoop, deze satelliet heeft maar één taak te doen:zoveel mogelijk hete Jupiters scannen tijdens zijn korte levensduur.

Frankrijk zei dat na vier jaar CUTE te hebben ontwikkeld in Boulder, hij en zijn team zijn bitterzoet over de aanstaande lancering van de missie. Egan, van haar kant, wil graag dat het kleine vaartuig een deukje maakt in vragen over de plaats van de aarde in de melkweg.

"Als je naar de lucht kijkt en duizenden sterren ziet, dat op zich al existentieel is, "zei ze. "Maar dan denk je aan de planeten die we hebben ontdekt rond die sterren, duizenden planeten. We hebben nog maar net het oppervlak bekrast om ze te karakteriseren, hun diversiteit te begrijpen. Hoe weinig we weten is verbazingwekkend, en meedoen aan de inspanning om meer te leren is bevredigend."