A TESS űrtávcső 2018. áprilisában állt pályára, hogy a következő két évben feltérképezze szinte az egész égboltot, elsősorban a Naphoz közeli csillagok körüli exobolygók után kutatva. A start után következő három hónapot a végső pályája elérésével és a távcsövek és kamerák tesztelésével töltötte, majd július 25-én elkezdte a tudományos méréseket.

A TESS, vagyis Transiting Exoplanets Survey Satellite kutatási programját az amerikai Massachusettsi Műszaki Egyetem (Massachusetts Institute of Technology, MIT) kutatói irányítják, George Ricker vezetésével, de magyar kutatók több szálon át kapcsolódnak a misszióhoz. Az MIT-n dolgozó Fűrész Gábor a műszerépítésben vett részt, az űreszközön található négy kis távcső optikai teszteléséért felelt. Pál András, az MTA CSFK Csillagászati Intézetének főmunkatársa az adatok feldolgozásában működik együtt az amerikai kutatókkal.

Pál András a TESS gyors adatfeldolgozását végző programrendszer, az ún. “quick-look pipeline” egyik felelőse. A TESS kéthetente kb. 50 gigabájtnyi képfelvételt készít csillagok millióiról. Ezeknek a képeknek a teljes és alapos feldolgozása, az egyes csillagok pontos fényváltozásainak kinyerése igen hosszadalmas munkát jelent. A csillagászok azonban nem feltétlen várnák ki ezt az időt a legérdekesebb exobolygó-jelöltek azonosítására, hanem szeretnék azokat azonnal azonosítani és nyomonkövetni nagyobb távcsövekkel is, ezért az ő szoftvere előzetes fényességadatokat állít elő a mérésekből. A kivárás hiányának nem a türelmetlenség az oka, hanem az exobolygó-felfedezések megerősítéséhez szükséges további megfigyelések jó ütemezése. A TESS mérési programja ugyanis olyan, hogy a csillagokat mindig a Nappal átellenes oldalon figyeli meg, így néhány hónap eltelte után ezek a csillagok már nagyon közel kerülnek a Naphoz az égbolton. A csillagászok közösségének így az a célja, hogy ezeket a felfedezéseket lehetőleg minél hamarabb meg is erősítsék.

András az általa írt, FITSH elnevezésű szoftvercsomaggal dolgozta fel a tudományos mérések megkezdése előtt nem sokkal készített, 17 órányi megfigyelést is. Ez a megfigyelés egy, kameránként 30 képből álló felvételsorozatot takar. A képeken feltűnt egy mozgó, diffúz folt is, feltehetően egy üstökös. De melyik? “Ez nem is olyan egyszerű kérdés, hiszen a TESS nem a Föld nézőpontjából készítette a felvételeket, így a mi égi térképeink nem feltétlen adnak pontos választ. Szerencsére rendelkezésre állnak olyan webes szoftverek, mint a NASA Horizons szolgáltatása, amelyek képesek a naprendszerbeli égitestek helyzeteit különböző nézőpontokból is megadni.” – magyarázta el András. A képek alapján kiszámította a mozgó folt égi koordinátáit, és segítségükkel egyértelműen a Déli Halak csillagképben haladó, C/2018 N1 jelű üstökössel azonosította azt. Az égitestet a NASA egy másik űrtávcsöve, a NEOWISE felvételei alapján fedezték fel – mindössze hetekkel korábban, július 2-án.

A TESS most közzétett felvételein gyönyörűen látszik, ahogy az üstökös csóvája lengedezik a napszélben, de nem csak ez az egy égitest érdekes a képeken. A képfeldolgozás során András különbségképeket állított elő: készített egy átlagképet úgy, hogy a kamerák minden egyes pixelére az összes felvételen ott mért fényességek mediánját vette, majd ezeket az értékeket levonta mindegyik egyedi felvételből. Amikor egy csillag vagy más égitest fényesebb, mint azon a ponton az átlagkép, az ott világosabbá vagy teljesen fehérré válik, ha halványabb, akkor sötétebbé vagy feketévé. A végeredmény ugyan kevésbé esztétikus, mint a normál fotók, de jobban kiemel bármilyen változást az egyes képek között.

A hosszúkás, fényes és sötét csíkokat, meg a halvány ívet, ami áthalad a képeken, a Mars bolygó okozza, ami éppen kívül esik a kamerák látómezején. A Mars éppen földközelben volt a teszt idején, és igen fényesnek látszott, ezért tudta létrehozni ezeket a jeleket a felvételeken. Ezek a struktúrák figyelmezetésül is szolgálnak, hiszen az ég legfényesebb csillagai időről időre beleesnek majd a TESS látómezejébe, hasonló problémákat okozva a képeken.

Közelebbről megnézve látszik, hogy az összes csillag képe változik az idő múlásával. Ezt azt jelzi, hogy kis mértékben ugyan, de elmozdult a látómező a felvételek során, odébb kerültek a képeken a csillagok. Ez a kismértékű elmozdulás szándékos beavatkozás eredménye volt a 17 órás teszt-sorozat alatt, de a tudományos mérések során már a lehető legpontosabb stabilizálásra törekednek – hiszen már akár egy törtpixelnyi elmozdulás is hatással lehet a fényességmérések pontosságára, és így a felfedezhető exobolygók számára. Sőt, további érdekességek is felfedezhetők, ahogy az alábbi videó is bemutatja:

Néhány csillag egyértelműen villog is: ezek ténylegesen változtatják a fényességüket egyik képről a másikra. Csillagok ilyesmit számos okból tehetnek: egymás körül keringő kettőscsillag tagjai eltakarják egymást, pulzáló csillagok megnőnek, majd összehúzódnak, gyorsan forgó csillagokon csillagfoltok tűnnek fel és el. Magyarországi kutatócsoportok (SPEX, SOLSTART) mindegyik típusú fényváltozás vizsgálatában érdekeltek. És végső soron hasonló, de jóval kisebb mértékű fényváltozások vadászatára épült meg egyáltalán a TESS: azt figyeli, hogy mikor takarnak el egy kis darabot a csillagukból az előttük áthaladó exobolygók, átmenetileg lecsökkentve azok fényességét.

Végül, néhány fénypont végig világos marad, és lassan odébbmozdul: ezek a mi Naprendszerünkhöz tartozó kisbolygók. Ezek megfigyelésére külön készülnek a magyar csillagászok, akik már a Kepler űrtávcsővel is végeztek ilyen átfogó vizsgálatokat. A Kepler eredményei közül kiemelkedő a 2007 OR10 jelű törpebolygó megfigyelése. Ezen megfigyelésekre alapozva Kiss Csaba és munkatársai egy holdat is felfedeztek körülötte, és ezt megelőzően a Kepler-mérések feldolgozása a fenti TESS-es képekhez hasonló elvek alapján készült, András programjaival. A magyar csoport eredményei a NASA figyelmét is felkeltették, a Kepler mérései, és a hold felfedezése kapcsán is.

Persze mindez még csak bemelegítés a tényleges tudományos mérésekhez, de jelzi, hogy a TESS űrtávcsővel jóval többet kap a csillagászat és bolygókutatás, mint egy “egyszerű” exobolygó-termelő készüléket – pont, ahogy az a Kepler esetében is történt. Az első két hétnyi mérés adatait már a földi szerverek rágják, és valahol ott lapul köztük például egy szupernóva fénygörbéje, ami pont jókor, pont jó helyen robbant fel az égbolton. És, bár a TESS elsődleges missziója csak kétéves, a pályája olyan stabil, hogy ha el nem romlik, vagy a költségvetését el nem vonják, akár tíz-húsz éven át is folytathatja az égbolt térképezését.