במשך יותר מתשע שנים, טלסקופ החלל קפלר שיחק תפקיד מכריע בחיפוש אחר כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש שלנו, מתן נפח חסר תקדים של נתונים ששינה את הידע שלנו על הקוסמוס. פעולתו הבלתי נלאית והתגליות המפתיעות שגילתה הפכו אותו לאחד מפרויקטי החלל הפוריים ביותר בהיסטוריה המודרנית.
מאז השקתו במרץ 2009, קפלר סרק את השמים במטרה לאתר כוכבי לכת דמויי כדור הארץ., במיוחד אלה שניתן למצוא במה שנקרא 'אזור המגורים' של הכוכבים המארחים שלהם. למרות שהוא תוכנן בתחילה למשימה של שלוש שנים וחצי, הוא הצליח להחזיק מעמד עד 2018, הרבה מעבר לציפיות הראשוניות.
מקורו ומבנהו של טלסקופ קפלר
טלסקופ החלל קפלר פותח על ידי נאס"א בתגובה לעשרות שנים של ספקולציות לגבי קיומם של כוכבי לכת אקזו-כוכבים.. משימתם התאפשרה הודות למאמץ שהוביל המדען ביל בורוקי, שבשנות ה-80 הגה את השימוש בפוטומטריה כדי לזהות כוכבי לכת בשיטת המעבר.
הספינה הייתה בגובה של 4,7 מטרים וקוטר של 2,7 מטרים, במשקל של יותר מ-1.000 ק"ג. היה לו טלסקופ שמידט עם צמצם של 0,95 מטר, והיה לו חיישן CCD ענק של 95 מיליון פיקסלים, החזק ביותר שנשלח לחלל עד כה.
קפלר הוצב במסלול הליוצנטרי בפרק זמן של 372 ימים, כמעט זהה לזה של כדור הארץ, מה שהקל על העברת הנתונים לכוכב הלכת שלנו ללא הפרעות מגרמי שמים סמוכים. היבט זה של עיצוב מסלול יכול להיות קשור מהו מסלול.
מתודולוגיה חדשנית וטכניקת תצפית
המפתח להצלחתו של קפלר היה ביכולתו לנתח באופן רציף את בהירותם של יותר מ-150.000 כוכבים. ממוקם בין קבוצות הכוכבים של Cygnus ולירה. תהליך זה איפשר לזהות תנודות קטנות באור שנגרמו ממעבר כוכבי לכת מול כוכביהם, תופעה המכונה מעבר.
הוא הצליח לזהות וריאציות עדינות כמו 20 חלקים למיליון בבהירות הכוכבים.. רמת דיוק זו הייתה מספיקה כדי לזהות כוכבי לכת בגודל כדור הארץ אם התרחשו לפחות שלושה מעברים סדירים במהלך זמן התצפית של כוכב. השיטות שיושמו היו בסיסיות בהקשר של תצפית על כוכבי לכת.
צוות המשימה השתמש בתוכנת ניתוח רבת עוצמה וערך מסעות תצפית מתמשכים. הייתה תמיכה מטלסקופים קרקעיים ולוויינים כמו האבל ושפיצר שעזרו לאשש את הממצאים החותכים ביותר.
תגליות מרכזיות וחקר כוכבי לכת
במהלך חייו, קפלר זיהה יותר מ-4.600 מועמדים לכוכבי הלכת, מתוכם יותר מ-2.300 אושרו.. בין אלה בולטים אלה שיש להם מאפיינים דומים לכדור הארץ, הן בגודלם והן במיקומם באזורים ראויים למגורים. ממצאים אלו משמעותיים בהקשר הנוכחי של החיפוש אחר חיים מחוץ לכדור הארץ.
ההצלחה הגדולה הראשונה הגיעה בשנת 2010 עם זיהוי של חמישה כוכבי לכת חדשים, ארבעה מהם היו 'צדק חמים' ואחד היה בגודל של נפטון. משם, רשימת התגליות גדלה באופן אקספוננציאלי.
בשנת 2011 הוכרזה גילויו של קפלר-22b, כוכב הלכת הראשון שאושר כממוקם באזור המגורים של הכוכב שלו.. שנתיים לאחר מכן, בשנת 2014, הצטרף קפלר-186f ככוכב הלכת הראשון בגודל כדור הארץ בטווח זה המתאים לחיים. גילוי זה פתח אפשרויות חדשות להבנת מערכות פלנטריות.
אבן דרך חשובה נוספת הייתה גילויו של קפלר-452b בשנת 2015, כוכב לכת בגודל כדור הארץ המקיף כוכב דומה לשמש, הממוקם במרחק של 1.400 שנות אור. תגליות מסוג זה עוררו חקירות רבות לגבי האפשרות של חיים מחוץ לכדור הארץ.
במהלך משימתו המורחבת, קפלר שינה את האוריינטציה שלו והחל לצפות באזורים במישור האקליפטי של מערכת השמש.. כתופעת לוואי, היא החלה לזהות עצמים קטנים כמו אסטרואידים וסוסים טרויאניים הממוקמים בין מאדים וצדק, ותרמה למחקרים על גופים קטנים במערכת השמש.
צוות מדעי הונגרי ממצפה הכוכבים Konkoly ו-Gothard ניצלו הזדמנות זו כדי לחקור את עקומות האור של הגופים הללו, תוך זיהוי דפוסים המצביעים על סיבובים איטיים ומבנים נקבוביים, המצביעים על מקורם באזורים החיצוניים של מערכת השמש.
שינוי זה במיקוד אפשר לחקור אסטרואידים טרויאניים בטכניקות שמעולם לא השתמשו בהן, מה שפתח קו עבודה חדש עבור הטלסקופ ותרם למדע הפלנטרי.
קפלר-107 והחשיבות של התנגשויות קוסמיות
מעבר לחיפוש אחר חיים, מערכת Kepler-107 משכה תשומת לב בגלל תופעה מפתיעה. שני כוכבי הלכת הקרובים ביותר שלו, קפלר-107b וקפלר-107c, התגלו כחולקים גדלים דומים אך שונים במידה ניכרת בצפיפותם.
קפלר-107c התברר כצפוף פי שלושה משכנו, מה שהוביל להשערה שהוא סבל מהתנגשות ענקית שהפשיטה את כוכב הלכת משכבותיו החיצוניות, והותירה את הליבה המתכתית כמרכיב הדומיננטי. רעיון זה מרתק ומאשר מחדש את חקר התנגשויות קוסמיות בהקשר של אבולוציה פלנטרית.
כמו כל חברת טכנולוגיה, קפלר התמודדה עם מכשולים שונים במהלך הקריירה שלה.. ב-2013, שניים מגלגלי התגובה שלו - מנגנונים חיוניים לשמירה על אוריינטציה מדויקת - הפסיקו לפעול, מה שאיפשר להמשיך במשימה העיקרית.
לאחר מכן הושק קמפיין K2, שהגביל את התצפית לשדות קטנים יותר והסתובב כל שלושה חודשים כדי לתקן את ההשפעות של לחץ השמש. התאמה מחדש יצירתית זו שמרה על הטלסקופ פעיל ויצרה כמות גדולה של נתונים יקרי ערך.
באוקטובר 2018, לאחר שנגמר הדלק, נאס"א הודיעה רשמית על סיום משימת קפלר. עם זאת, הנתונים שנאספו במשך כמעט עשור ממשיכים להוות מקור למחקר עבור הקהילה המדעית.
השפעה על המדע והאבולוציה של ידע אסטרונומי
מורשתו של קפלר מתעלה על מספרים וגרפים. הוא סיפק עדויות חזקות לכך שכוכבי לכת דמויי כדור הארץ נפוצים בגלקסיה. לפני שיגורו, היו ידועים פחות מ-350 כוכבי לכת שאושרו; בתום שליחותו עלה המספר על 3.800. טרנספורמציה זו בהבנת החלל היא קריטית בתחום האסטרונומיה.
תגליותיו שינו לחלוטין את הסטטיסטיקה האסטרונומית: ההערכה היא שכ-70% מהכוכבים מסוג השמש יכולים לארח כוכבי לכת שעלולים למגורים. בנוסף, הוא סייע בבניית מודלי הפצה ותדרים המאפשרים הקרנת קיומם של מיליארדי כוכבי לכת.
תרומותיו בולטות גם בתחומים כמו סופרנובות, התנהגות בהירות כוכבים, דינמיקה של אבק בין כוכבי או שינויים בעקומות האור. הרבגוניות הזו הפכה את קפלר למקור נתונים שלא יסולא בפז.
הצלחתו המדעית והטכנית של קפלר הניחה את הבסיס לדורות חדשים של טלסקופי חלל. המידע שלהם היה המפתח לתכנון פרויקטים הבאים כמו לוויין TESS (לווין סקר כוכבי הלכת מעבר) וטלסקופ החלל ג'יימס ווב.
בנוסף, היא שימשה השראה למחקרים בין-תחומיים שחוקרים כל דבר, החל מהיווצרות מערכות פלנטריות ועד התפתחות הקוסמוס. האסטרונומיה המודרנית קיבלה מימד חדש הודות לתוצאות שהושגו על ידי גשושית חלל זו.
סיפורו של טלסקופ קפלר הוא דוגמה שובת לב כיצד התמדה, חדשנות וראייה ברורה יכולים לשנות את מערכת היחסים שלנו עם היקום.. מהתכנון שלו ועד לשידורו האחרון, קפלר לא רק מצא כוכבי לכת, הוא הרחיב את האפשרויות שלנו כציוויליזציה.