p Satélite desenvolvido pelo MIT visa descobrir milhares de exoplanetas próximos, incluindo pelo menos 50 do tamanho da Terra. p Existem potencialmente milhares de planetas fora de nosso sistema solar - vizinhos galácticos que podem ser mundos rochosos ou coleções mais tênues de gás e poeira. Onde estão localizados esses exoplanetas mais próximos? E qual deles poderíamos ser capazes de sondar em busca de pistas sobre sua composição e até habitabilidade? O Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) será o primeiro a procurar esses mundos próximos.

p A nave espacial financiada pela NASA, não muito maior do que uma geladeira, carrega quatro câmeras que foram concebidas, projetado, e construído no MIT, com uma visão de olhos arregalados:para examinar o mais próximo, estrelas mais brilhantes no céu em busca de sinais de planetas que passam.

p Agora, mais de uma década desde que os cientistas do MIT propuseram a missão pela primeira vez, TESS está prestes a decolar. A espaçonave está programada para ser lançada em um foguete SpaceX Falcon 9 da Estação da Força Aérea de Cabo Canaveral, na Flórida, não antes de 16 de abril, às 18:32 EDT.

p TESS passará dois anos examinando quase todo o céu - um campo de visão que pode abranger mais de 20 milhões de estrelas. Os cientistas esperam que milhares dessas estrelas hospedem planetas em trânsito, que eles esperam detectar através de imagens tiradas com as câmeras da TESS.

p Em meio a essa generosidade extrasolar, a equipe de ciência do TESS no MIT visa medir as massas de pelo menos 50 pequenos planetas cujos raios são menos de quatro vezes o da Terra. Muitos dos planetas do TESS devem estar próximos o suficiente do nosso para, uma vez que são identificados pelo TESS, os cientistas podem ampliá-los usando outros telescópios, para detectar atmosferas, caracterizar as condições atmosféricas, e até procurar sinais de habitabilidade.

p "TESS é como um batedor, "diz Natalia Guerrero, vice-gerente de Objetos de Interesse do TESS, um esforço liderado pelo MIT que irá catalogar objetos capturados em dados TESS que podem ser exoplanetas em potencial.

p "Estamos neste passeio panorâmico por todo o céu, e de certa forma não temos ideia do que veremos, "Guerrero diz." É como se estivéssemos fazendo um mapa do tesouro:Aqui estão todas essas coisas legais. Agora, vá atrás deles. "

p Uma semente, plantado no espaço

p As origens do TESS surgiram de um satélite ainda menor que foi projetado e construído pelo MIT e lançado ao espaço pela NASA em 9 de outubro, 2000. The High Energy Transient Explorer 2, ou HETE-2, orbitou a Terra por sete anos, em uma missão para detectar e localizar rajadas de raios gama - explosões de alta energia que emitem massivas, rajadas fugazes de raios gama e raios-X.

p Para detectar tal extremo, fenômenos de curta duração, cientistas do MIT, liderado pelo investigador principal George Ricker, integrado ao satélite um conjunto de câmeras ópticas e de raio-X equipadas com CCDs, ou dispositivos de carga acoplada, projetado para registrar intensidades e posições de luz em formato eletrônico.

p "Com o advento dos CCDs na década de 1970, você tinha este dispositivo fantástico ... o que tornava muitas coisas mais fáceis para os astrônomos, "diz o membro da equipe HETE-2 Joel Villasenor, que agora também é cientista de instrumentos para TESS. "Você acabou de somar todos os pixels em um CCD, que te dá a intensidade, ou magnitude, de luz. Então, os CCDs realmente abriram as portas para a astronomia. "

p Em 2004, Ricker e a equipe HETE-2 se perguntaram se as câmeras ópticas do satélite poderiam detectar outros objetos no céu que começaram a atrair a comunidade astronômica:exoplanetas. Por volta desse horário, apenas um punhado de planetas fora de nosso sistema solar foi descoberto. Eles foram encontrados com uma técnica conhecida como método de trânsito, que envolve a procura de quedas periódicas na luz de certas estrelas, que pode sinalizar um planeta passando na frente da estrela.

p "Estávamos pensando, A fotometria das câmeras do HETE-2 era suficiente para que pudéssemos apontar para uma parte do céu e detectar uma dessas quedas? Desnecessário dizer, não funcionou exatamente, "Villasenor lembra." Mas essa foi a espécie de semente que nos fez pensar, talvez devêssemos tentar voar CCDs com uma câmera para tentar detectar essas coisas. "

p Um caminho, limpo

p Em 2006, Ricker e sua equipe no MIT propuseram um pequeno, satélite de baixo custo (HETE-S) para a NASA como uma missão da classe Discovery, e mais tarde como uma missão com financiamento privado de $ 20 milhões. Mas como o custo de, e interesse em, uma pesquisa de exoplanetas em todo o céu cresceu, eles decidiram buscar financiamento da NASA, em um nível mais alto de $ 120 milhões. Em 2008, eles enviaram uma proposta para uma missão de classe NASA Small Explorer (SMEX) com o novo nome - TESS.

p Neste momento, o projeto do satélite incluiu seis câmeras CCD, e a equipe propôs que a espaçonave voasse em uma órbita baixa da Terra, semelhante ao de HETE-2. Essa órbita, eles raciocinaram, deve manter a observação de eficiência relativamente alta, como eles já tinham erguido estações terrestres de recepção de dados para HETE-2 que também poderiam ser usadas para TESS.

p Mas eles logo perceberam que uma órbita baixa da Terra teria um impacto negativo nas câmeras muito mais sensíveis da TESS. A reação da espaçonave ao campo magnético da Terra, por exemplo, poderia levar a "instabilidade da espaçonave, "produzindo ruído que esconde o mergulho revelador de um exoplaneta na luz das estrelas.

p A NASA contornou esta primeira proposta, e a equipe voltou para a prancheta, desta vez emergindo com um novo plano que dependia de uma órbita completamente nova. Com a ajuda de engenheiros do Goddard Space Flight Center e da Aerospace Corporation da NASA, a equipe identificou uma órbita "ressonante lunar" nunca antes usada que manteria a espaçonave extremamente estável, ao mesmo tempo em que oferece uma visão do céu total.

p Assim que o TESS alcançar esta órbita, será um estilingue entre a Terra e a lua em um caminho altamente elíptico que poderia manter o TESS orbitando por décadas, pastoreado pela atração gravitacional da lua.

p "A lua e o satélite estão em uma espécie de dança, "Villasenor diz." A lua puxa o satélite para um lado, e quando o TESS completa uma órbita, a lua está do outro lado puxando na direção oposta. O efeito geral é que a atração da lua é equilibrada, e é uma configuração muito estável ao longo de muitos anos. Ninguém fez isso antes, e suspeito que outros programas tentarão usar esta órbita mais tarde. "

p Em sua atual trajetória planejada, TESS vai balançar em direção à lua por menos de duas semanas, juntando informação, em seguida, volte para a Terra, onde, em sua abordagem mais próxima, ele transmitirá os dados de volta para as estações terrestres de 67, 000 milhas acima da superfície antes de voltar. Em última análise, esta órbita vai economizar ao TESS uma grande quantidade de combustível, já que não precisará queimar seus propulsores regularmente para se manter em seu caminho.

p Com esta órbita renovada, a equipe TESS apresentou uma segunda proposta em 2010, desta vez como uma missão da classe Explorer, que a NASA aprovou em 2013. Foi nessa época que o Telescópio Espacial Kepler encerrou sua pesquisa original para exoplanetas. O observatório, que foi lançado em 2009, olhou para um pedaço específico do céu por quatro anos, para monitorar a luz de estrelas distantes em busca de sinais de planetas em trânsito.

p Em 2013, duas das quatro rodas de reação de Kepler estavam gastas, impedindo a espaçonave de continuar seu levantamento original. Neste ponto, as medições do telescópio permitiram a descoberta de quase 1, 000 exoplanetas confirmados. Kepler, projetado para estudar estrelas distantes, pavimentou o caminho para o TESS, uma missão com uma visão muito mais ampla, para digitalizar as estrelas mais próximas da Terra.

p "Kepler subiu, e foi esse grande sucesso, e os pesquisadores disseram, 'Podemos fazer este tipo de ciência, e existem planetas em todos os lugares, "diz Jennifer Burt, membro do TESS, um pós-doutorado no MIT-Kavli. "E eu acho que essa era realmente a caixa de seleção científica de que precisávamos para a NASA dizer, 'OK, TESS faz muito sentido agora. ' Isso permitirá não apenas detectar planetas, mas encontrando planetas que podemos caracterizar completamente após o fato. "

p Listras no céu

p Com a seleção da NASA, a equipe do TESS montou instalações no campus e no Lincoln Laboratory do MIT para construir e testar as câmeras da espaçonave. Os engenheiros projetaram CCDs de "esgotamento profundo" especificamente para TESS, o que significa que as câmeras podem detectar luz em uma ampla gama de comprimentos de onda até o infravermelho próximo. Isso é importante, como muitas das estrelas próximas que TESS irá monitorar são anãs-vermelhas, pequenas, estrelas frias que emitem menos brilho do que o sol e na parte infravermelha do espectro eletromagnético.

p Se os cientistas podem detectar quedas periódicas na luz dessas estrelas, isso pode sinalizar a presença de planetas com órbitas significativamente mais estreitas do que a da Terra. No entanto, há uma chance de que alguns desses planetas estejam dentro da "zona habitável, "pois eles circundariam estrelas muito mais frias, em comparação com o sol. Uma vez que essas estrelas estão relativamente perto, os cientistas podem fazer observações de acompanhamento com telescópios terrestres para ajudar a identificar se as condições podem de fato ser adequadas para a vida.

p As câmeras da TESS são montadas no topo do satélite e rodeadas por um cone protetor para protegê-las de outras formas de radiação eletromagnética. Cada câmera tem uma visão de 24 por 24 graus do céu, grande o suficiente para abranger a constelação de Orion. O satélite iniciará suas observações no hemisfério sul e dividirá o céu em 13 faixas, monitorar cada segmento por 27 dias antes de pivotar para o próximo. O TESS deve ser capaz de observar quase todo o céu no hemisfério sul em seu primeiro ano, antes de passar para o Hemisfério Norte em seu segundo ano.

p Enquanto TESS aponta para uma faixa do céu, suas câmeras vão tirar fotos das estrelas naquela parte. Ricker e seus colegas fizeram uma lista de 200, 000 nas proximidades, estrelas brilhantes que eles gostariam particularmente de observar. As câmeras do satélite criarão imagens de "selo postal" que incluem pixels ao redor de cada uma dessas estrelas. Essas imagens serão tiradas a cada dois minutos, para maximizar a chance de capturar o momento que um planeta cruza na frente de sua estrela. As câmeras também tirarão imagens de quadro completo de todas as estrelas em uma faixa específica do céu, a cada 30 minutos.

p "Com as fotos de dois minutos, você pode obter uma imagem semelhante a um filme do que a luz das estrelas está fazendo enquanto o planeta está passando na frente de sua estrela hospedeira, "Guerrero diz." Para as imagens de 30 minutos, as pessoas estão animadas com a possibilidade de ver supernovas, asteróides, ou contrapartes das ondas gravitacionais. Não temos ideia do que veremos nessa escala de tempo. "

p Estamos sozinhos?

p Após o lançamento do TESS, a equipe espera que o satélite restabeleça o contato na primeira semana, durante o qual ligará todos os seus instrumentos e câmeras. Então, haverá uma fase de comissionamento de 60 dias, enquanto engenheiros da NASA e do MIT calibram os instrumentos e monitoram a trajetória e o desempenho do satélite. Depois disso, O TESS começará a coletar e fazer downlink de imagens do céu. Cientistas do MIT e da NASA pegarão os dados brutos e os converterão em curvas de luz que indicam a mudança de brilho de uma estrela ao longo do tempo.

p De lá, a equipe de ciência da TESS, incluindo Sara Seager, a classe de 1941 Professor de Terra, Ciências Atmosféricas e Planetárias, e vice-diretor de ciência da TESS, vai olhar através de milhares de curvas de luz, por pelo menos duas quedas semelhantes na luz das estrelas, indicating that a planet may have passed twice in front of its star. Seager and her colleagues will then employ a battery of methods to determine the mass of a potential planet.

p "Mass is a defining planetary characteristic, " Seager says. "If you just know that a planet is twice the size of Earth, it could be a lot of things:a rocky world with a thin atmosphere, or what we call a "mini-Neptune"—a rocky world with a giant gas envelope, where it would be a huge greenhouse blanket, and there would be no life on the surface. So mass and size together give us an average planet density, which tells us a huge amount about what the planet is."

p During TESS's two-year mission, Seager and her colleagues aim to measure the masses of 50 planets with radii less than four times that of Earth—dimensions that could signal further observations for signs of habitability. Enquanto isso, the whole scientific community and public will get a chance to search through TESS data for their own exoplanets. Once the data are calibrated, the team will make them publicly available. Anyone will be able to download the data and draw their own interpretations, including high school students, armchair astronomers, and other research institutions.

p With so many eyes on TESS'S data, Seager says there's a chance that, some day, a nearby planet discovered by TESS might be found to have signs of life.

p "There's no science that will tell us life is out there right now, except that small rocky planets appear to be incredibly common, " Seager says. "They appear to be everywhere we look. So it's got to be there somewhere."

p TESS is a NASA Astrophysics Explorer mission led and operated by MIT in Cambridge, Massachusetts, and managed by NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. George Ricker of MIT's Kavli Institute for Astrophysics and Space Research serves as principal investigator for the mission. Additional partners include Orbital ATK, NASA's Ames Research Center, the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, and the Space Telescope Science Institute. More than a dozen universities, research institutes, and observatories worldwide are participants in the mission.