Exoplanet opdagelsesværktøj begynder sin mission

NEID-spektrometeret, et nyt værktøj til opdagelse af planeter uden for vores solsystem, har nu startet sin videnskabelige mission ved WIYN 3,5m teleskopet ved Kitt Peak National Observatory, Arizona.

"Vi er stolte over, at NEID er tilgængelig for det verdensomspændende astronomiske samfund til opdagelse og karakterisering af exoplaneter, " sagde Jason Wright, professor i astronomi og astrofysik ved Penn State og NEID-projektforsker. "Jeg kan ikke vente med at se de resultater, vi og vores kolleger rundt om i verden vil producere i løbet af de næste par år, fra at opdage nye, klippeplaneter, at måle sammensætningen af ​​exoplanetariske atmosfærer, at måle former og orienteringer af planetariske baner, til karakterisering af de fysiske processer af disse planeters værtsstjerner."

Det nyeste og et af de mest præcise værktøjer, der nogensinde er bygget til at opdage exoplaneter, NEID vil opdage exoplaneter ved at måle disse planeters lille gravitationelle træk på deres værtsstjerne.

"Vi har nået en spændende milepæl for NEID, " sagde Sarah Logsdon, en videnskabsmand ved NSF's NOIRLab og NEID instrument scientist. "Efter en omfattende idriftsættelsesproces, hvor NEID blev sat igennem sine trin, NEID påbegynder sin videnskabelige mission, efter at have demonstreret, at det faktisk er et state-of-the-art værktøj til at studere planeter uden for vores solsystem."

Tyngdekraften af ​​kredsende planeter inducerer et periodisk hastighedsskift på værtsstjernen - en 'slingre', der kan måles med NEID. Jupiter inducerer for eksempel en slingre på 13 meter i sekundet på vores sol, men Jorden fremkalder en slingre på kun omkring 9 centimeter i sekundet. NEIDs enkeltmålingspræcision er allerede bedre end 25 centimeter i sekundet, gør det muligt at registrere små slingrer med tilstrækkelige data.

"NEID repræsenterer state of the art inden for Doppler-spektroskopi radial hastighedsdetektion og karakterisering af exoplaneter, " sagde John Callas, NN-EXPLORE projektleder for NASA's Exoplanet Exploration Program ved agenturets Jet Propulsion Laboratory (JPL). "NEID vil skubbe de eksisterende grænser for at søge efter mindre exoplaneter, sonderer ud over de udfordringer, der har begrænset tidligere generationer af RV-spektrografer."

Bygget som en del af et fælles NSF- og NASA-program, NEID's mission er at muliggøre nogle af de højest mulige præcisionsmålinger i øjeblikket, samt at forsøge at kortlægge en vej til opdagelsen af ​​jordiske planeter omkring andre stjerner.

"NEID har nu bestået sin endelige NASA-gennemgang, og er i fuld drift som et videnskabeligt opdagelsesværktøj, " sagde Fred Hearty, forskningsprofessor ved Penn State og projektleder for NEID. "Det var en sand fornøjelse at arbejde med dette talentfulde team, og et privilegium at være en del af denne gruppe af professionelle."

Den sydende konvektion på overfladen af ​​stjerner, trådet af usynlige linjer af magnetisk kraft og skæmmet af stadigt skiftende aktive områder og "stjernepletter" kan udgøre en væsentlig udfordring for NEIDs målinger. Denne stjerneaktivitet er en af ​​de største hindringer for at muliggøre detektering af klippeplaneter som vores egen. For meget små signaler er det svært at sige, hvilke der er planeter, og hvilke der blot er manifestationer af stjerneaktivitet. Imidlertid, der er én stjerne, som vi kender svaret på, fordi vi ved præcis, hvor mange planeter der kredser om den – vores sol! Ud over at observere stjerner om natten, NEID vil også se på Solen gennem et særligt mindre solteleskop, som holdet har udviklet.

"Takket være NEID-solteleskopet finansieret af Heising-Simons Foundation, NEID vil ikke sidde ledig i løbet af dagen, " sagde Eric Ford, professor i astronomi og astrofysik og direktør for Penn State's Center for Exoplanets and Habitable Worlds. "I stedet, det vil udføre en anden mission, indsamler et unikt datasæt, der vil forbedre maskinlæringsalgoritmernes evne til at genkende signalerne fra lavmasseplaneter om natten."

Solteleskopet blev designet, og bygget af Andrea Lin, en Cecilia Payne-Gaposchkin Science Achievement Graduate Fellow i astronomi og astrofysik ved Penn State, med Andy Monson, NEIDs systemingeniør.

"Solteleskopet var et sjovt projekt at arbejde på, " sagde Lin. "Jeg ser frem til at bruge NEID til min doktorafhandlingsforskning. Et af mine planlagte projekter med NEID er at lede efter planeter omkring K-dværge. Disse stjerner passer utroligt godt sammen med NEID's muligheder, og radialhastighedsmetoden generelt, så jeg håber på at opdage nogle små – forhåbentlig jordiske! – planeter omkring nærliggende K-stjerner."

NEIDs solteleskop markerer tilbagekomsten af ​​solobservationer til Kitt Peak.

"Solen viser vej, " sagde Suvrath Mahadevan, professor i astronomi og astrofysik ved Penn State og hovedforsker af NEID. "I årtier har den ikoniske, og nu nedlagte McMath Pierce-teleskop ved Kitt Peak var det førende anlæg til at studere Solen. NEID er nu broen, der forbinder exoplanetvidenskab med solobservationer, solen til stjernerne, og en bro, der forbinder Kitt Peaks historie med dens nutid og fremtid."

Alle data fra NEID's observationer af Solen bliver straks frigivet offentligt for at gøre det muligt for forskere at begynde at løse problemet med stjernernes aktivitet. NASA Exoplanet Science Institute (NExScI) ved Caltech / IPAC koordinerer databehandlingen og vil gøre dataene tilgængelige gennem NEIDs videnskabelige arkiv.

"NEID har været den utrolige historie om et hold, der har leveret, på rekordtid på lidt over fire år, der inkluderer syv måneders stop for COVID og derefter arbejde gennem højden af ​​denne pandemi, et instrument, der sætter en ny standard og vil producere banebrydende videnskab, " sagde WIYNs administrerende direktør, Jayadev Rajagopal.