TESS
TRANSITING EXOPLANET SURVEY SATELLITE

広く浅く、明るい星を狙う

TESSの主役は、近く明るい恒星の時系列データである。4台の広視野カメラで24度×96度の短冊状の空を見張り、各セクターを約27日間観測する。トランジット法では、惑星そのものではなく、恒星光が周期的にわずかに暗くなる形を読む。明るい星で見つけるほど、地上分光やJWSTで質量・大気を調べやすくなる。

Keplerの次の問いへ進む

Keplerは、銀河に惑星がありふれていることを統計的に示した。しかしKeplerの多くの標的は遠く暗く、発見後の詳細観測が難しかった。TESSは全天の約85%を掃き、近傍星の惑星候補リストを作ることで、発見を「調べられる惑星」へつなげる。ミッション設計はカタログ数だけでなく、追跡観測のしやすさを重視している。

月共鳴軌道が測光を支える

TESSは平均約13.7日周期の高楕円軌道を使い、宇宙機が2周する間に月が1周するP/2共鳴を保つ。名目近地点17地球半径、遠地点59地球半径は放射線帯の大部分より外側で、CCDを約−75℃に保ちやすい。軌道維持噴射を必要としない長期安定性と、地球近くでの高速データ下送を両立する。

惑星以外の時間変化も拾う

TESSの光度曲線には、惑星だけでなく、食連星、脈動星、超新星、小惑星、活動銀河核も現れる。広視野で同じ空を何週間も測るため、時間領域天文学のデータベースとしても価値がある。系外惑星探査機でありながら、変光天体を横断的に観測する監視装置にもなった。

拡張ミッションで空を重ね撮りする

2年間の主ミッション後もTESSは拡張運用を続け、南天・北天の再訪、黄道面の空白補完、特別観測を加えた。フルフレーム画像は主ミッションの30分から10分、Cycles 5以降は200秒へ短縮され、選択天体には2分・20秒データもある。長周期惑星、恒星活動、超新星、彗星まで、同じ空を重ねて見る価値が増している。

TESSは、大口径望遠鏡で一点を深く撮る機体ではない。LEOStar-2/750バスへ4台の同型広視野カメラを載せ、明るい恒星の光度を安定して測る測光衛星である。カメラは科学画像だけでなく約200個/カメラのガイド星から2秒ごとに姿勢誤差を返し、リアクションホイールが視線を固定する。

4台カメラで空を短冊にする

各カメラは24度四方の広い視野を持ち、4台を縦に並べることで24度×96度のセクターを作る。これを約27日ごとに切り替え、南天・北天を順番に掃く。広視野の代償としてピクセルスケールは粗く、背景星の混入や食連星の偽陽性が増えるため、候補検証は地上観測とデータ解析を含めた工程になる。

熱と姿勢の安定が測光精度を決める

トランジット信号は恒星光のごく小さな変化なので、カメラ温度、姿勢揺れ、放射線帯通過、地球・月からの迷光を抑える必要がある。TESSの高楕円軌道は、観測時間を長く取り、放射線帯の影響を避け、近地点でまとめてデータを送れるよう設計された。軌道設計は観測装置の一部である。

ターゲット選定は後続観測から逆算する

TESSは暗い遠方星を大量に測るのではなく、近く明るいG/K/M型星を重視する。発見後に半径だけでなく質量、密度、大気を測れる対象を増やすためである。JWSTや地上大型望遠鏡が詳しく見る候補を渡すことが、TESSの科学的な役割になっている。

衛星だけでなくパイプラインがミッション

観測データは、2分・20秒・フルフレーム画像などのケイデンスで処理され、光度曲線、候補抽出、偽陽性検査、MASTアーカイブ公開へ進む。トランジット候補は星斑、食連星、背景天体、機器系統差を切り分ける必要がある。TESSの「搭載機器」はカメラだけでなく、公開データと追跡観測コミュニティまで含んでいる。

データをまとめて下ろす軌道設計

主ミッションと第1拡張期は近地点付近でデータを下ろし、第2拡張期からは遠地点側にも通信を加えた。2秒露光をDHUで積算し、ターゲット切り出しとフルフレーム画像を192 GBのSSRへ収め、0.7 m高利得アンテナからKa帯100 Mb/sで送る。通信機会を増やしたことで、Cycles 5以降のフルフレーム画像は200秒間隔になった。

単純なカメラ構成の強さ

4台のカメラは同じ設計を繰り返すことで、広視野を確保しながら機器リスクを抑えている。大きな可動部や複雑な分光器を載せるより、安定したレンズ、CCD、温度制御、姿勢制御を組み合わせ、長い時系列を得ることを優先した。TESSの設計は派手な単発観測ではなく、均質な測光データを大量に作るための割り切りに価値がある。