ESA
Cheops, a nova missão de exoplanetas da ESA, completou com sucesso os seus quase três meses de comissionamento em órbita, superando as expetativas do seu desempenho.
O satélite, que iniciará operações científicas de rotina até ao final de abril, já obteve observações promissoras de estrelas conhecidas que albergam exoplanetas, com muitas descobertas empolgantes ainda por vir.
“A fase de comissionamento em órbita foi um período emocionante e estamos satisfeitos por termos conseguido atender a todos os requisitos,” diz Nicola Rando, diretor do projeto Cheops na ESA. “A plataforma e o instrumento do satélite tiveram um desempenho notável, e os Centros de Operações de Missão e Ciência apoiaram as operações de maneira impecável.
Lançado em dezembro de 2019, o Cheops (Characterising Exoplanet Satellite) abriu os olhos para o Universo no final de janeiro e logo depois tirou as suas primeiras imagens, intencionalmente desfocadas, de estrelas. A desfocagem deliberada está no centro da estratégia de observação da missão, que melhora a precisão da medição, espalhando a luz vinda de estrelas distantes por muitos pixéis do seu detetor.
A precisão é fundamental na atual pesquisa de exoplanetas. Sabe-se que mais de 4000 planetas – e a somar – são estrelas em órbita que não o Sol. Uma sequência importante é começar a caracterizar esses planetas, fornecendo restrições à sua estrutura, formação e evolução.
Tomar as medidas para caracterizar exoplanetas através da medição precisa dos seus tamanhos – em particular os de planetas menores – é exatamente a missão do Cheops. Antes de ser declarado pronto para a tarefa, no entanto, o pequeno satélite de 1,5m teve de passar por um grande número de testes.
Desempenho excecional
Com a primeira série de testes em voo, realizada entre janeiro e fevereiro, os especialistas da missão começaram a analisar a resposta do satélite e, em particular, do telescópio e detetor, no ambiente espacial real. A partir de março, Cheops concentrou-se em estrelas bem estudadas.
“Para medir o desempenho do Cheops, primeiro é necessário observar estrelas cujas propriedades são bem conhecidas, estrelas que são bem-comportadas – escolhidas a dedo por serem muito estáveis, sem sinais de atividade,” diz Kate Isaak, cientista do projeto Cheops da ESA.
Esta abordagem permitiu às equipas da ESA, do consórcio de missão e da Airbus Espanha – a principal contratante – verificar se o satélite é tão preciso e estável quanto necessário para atingir os seus ambiciosos objetivos.
“A indicação é extremamente estável: isto significa que enquanto o telescópio observa uma estrela durante horas à medida que a nave espacial se move ao longo da sua órbita, a imagem da estrela permanece sempre dentro do mesmo grupo de pixéis no detetor,” explica Carlos Corral van Damme, Engenheiro Principal de Sistemas da ESA para Cheops.
“Uma estabilidade tão grande é uma combinação do excelente desempenho do equipamento e dos algoritmos de apontamento sob medida, e será especialmente importante para cumprir os objetivos científicos da missão. A estabilidade térmica do telescópio e do detetor também provou ser ainda melhor do que o necessário,” acrescenta.
O período de comissionamento demonstrou que o Cheops alcança a precisão fotométrica necessária e, o que é mais importante, também mostrou que o satélite pode ser comandado pela equipa do segmento terrestre, conforme necessário, para executar as suas observações científicas.
“Ficámos emocionados quando percebemos que todos os sistemas funcionavam como esperado ou até melhor do que o esperado,” diz Andrea Fortier, cientista dos instrumentos do Cheops, que liderou a equipa de comissionamento do consórcio da Universidade de Berna, na Suíça.
Hora dos exoplanetas
Durante as duas últimas semanas de comissionamento em órbita, o Cheops observou duas estrelas hospedeiras de exoplanetas enquanto os planetas “transitavam” na frente da sua estrela hospedeira e bloqueavam uma fração da luz estelar. Observar trânsitos de exoplanetas conhecidos é o objetivo da missão – medir tamanhos de planetas com precisão e exatidão sem precedentes e determinar as suas densidades, combinando-os com medições independentes das suas massas.
Um dos alvos era HD 93396, uma estrela amarela subgigante localizada a 320 anos-luz de distância, um pouco mais fria e três vezes maior do que o nosso Sol. O foco das observações foi KELT-11b, um planeta gasoso inchado, cerca de 30% maior que Júpiter, numa órbita muito mais próxima da estrela do que Mercúrio se encontra do Sol.
A curva de luz desta estrela mostra um declive claro causado pelo trânsito de oito horas do KELT-11b. A partir desses dados, os cientistas determinaram com precisão o diâmetro do planeta: 181.600 km – com uma incerteza pouco abaixo de 4300 km.
“As medições feitas pelo Cheops são cinco vezes mais precisas do que aquelas realizadas a partir da Terra. Isto dá-nos uma amostra do que podemos alcançar com o Cheops nos próximos meses e anos,” disse Willy Benz, investigador principal do consórcio da missão Cheops e professor de astrofísica da Universidade de Berna.
Uma revisão formal do desempenho do satélite e das operações do segmento terrestre foi realizada no dia 25 de março e o Cheops passou com distinção. Com isso, a ESA passou a responsabilidade pela operação da missão ao consórcio liderado por Willy Benz.
Felizmente, as atividades de comissionamento não foram muito afetadas pela emergência resultante da pandemia, que resultou em medidas de distanciamento social e restrições ao movimento na Europa para impedir a propagação do vírus.
“O segmento terrestre tem funcionado muito bem desde o início, o que nos permitiu automatizar completamente a maioria das operações para comandar o satélite e reduzir os dados já nas primeiras semanas após o lançamento,” explica Carlos. “Quando a crise surgiu em março, com as novas regras e regulamentos adjudicados, os sistemas automatizados significavam que o impacto na missão era mínimo.”
O Cheops está atualmente em transição para operações científicas de rotina, que devem começar antes do final de abril. Os cientistas começaram a observar alguns dos “primeiros alvos da ciência” – uma seleção de estrelas e sistemas planetários escolhidos para mostrar exemplos do que a missão pode alcançar: incluem um planeta “super-Terra quente” conhecido como 55 Cancri e, que se encontra coberto por um oceano de lava, bem como o “Neptuno quente” GJ 436b, que está a perder a sua atmosfera devido ao brilho da estrela hospedeira.
Outra estrela na lista das próximas observações do Cheops é uma anã branca, o primeiro alvo do Programa de Observadores Convidados da ESA, que fornece aos cientistas de fora do consórcio da missão a oportunidade de usar a missão e capitalizar as suas capacidades de observação.
