No ponto mais alto das montanhas Quinlan, com vista para o Deserto de Sonora que se estende pelo sul do Arizona, NEID (pronuncia-se como "fluido") recentemente coletou suas primeiras observações, conhecido coloquialmente pelos astrônomos como "primeira luz, "no Observatório Nacional de Kitt Peak.

Instalado no telescópio de 3,5 metros Wisconsin-Indiana-Yale-NOAO (WIYN), NEID pode medir mudanças no movimento de estrelas próximas com alta precisão. Este instrumento de última geração, que leva o nome da palavra Tohono O'odham que significa "ver, "está agora à caça de exoplanetas, aqueles que orbitam estrelas fora do sistema solar, e será capaz de detectar, medir, e caracterizar novos planetas com mais precisão do que nunca.

Uma maneira que os astrônomos podem encontrar novos exoplanetas é usando o método "wobble". Dois objetos em órbita, como a terra e o sol, mover em torno de um centro de massa comum. Os astrônomos podem observar essa mudança periódica na velocidade de uma estrela à medida que ela se move como uma forma de descobrir se a estrela tem planetas orbitando ao redor dela.

O principal desafio com a construção de NEID, que tem várias vezes mais precisão do que qualquer instrumento existente de sua classe, envolveu o refinamento e a otimização de seus numerosos componentes. Para fazer isso, o astrônomo Cullen Blake fez parceria com pesquisadores da Penn State e apresentou uma proposta à NASA e à National Science Foundation para projetar e construir o NEID.

Controle de temperatura em um cronograma agressivo

Como um dos cientistas de instrumentos do NEID, Blake diz que um dos grandes testes que eles enfrentaram foi a criação de um instrumento com níveis muito precisos de controle de temperatura. Os dispositivos ópticos dentro do NEID, um grande recipiente de metal do tamanho de um carro, precisam ser mantidos a uma temperatura constante de 300 Kelvin (cerca de 80 F ou 26 C) e estável dentro de um milésimo de grau. "Se a temperatura dentro do instrumento mudar, vai se mascarar como o sinal que você está procurando, "explica Blake." Você realmente tem que controlar isso. "

Depois de obter o maior dispositivo acoplado de carga disponível comercialmente, o detector digital que registra a luz de uma estrela distante, Pesquisadores da Penn no laboratório de Blake, incluindo ex-pós-doutorandos Dan Li e Sam Halverson e Ph.D. estudante Mark Giovinazzi, projetou e construiu o suporte que abriga o detector para ter o controle de temperatura ideal. Depois de montar o dispositivo e montar usando instalações de sala limpa na instalação de nanofabricação de Quattrone do Singh Center, os pesquisadores realizaram um ano de testes para garantir que o detector estava funcionando de acordo com as especificações antes de levá-lo ao State College e montá-lo no NEID. Em seguida, foi levado ao Observatório Kitt para instalação.

As observações da primeira luz do NEID tiveram como alvo a estrela 51 Pegasi, a primeira estrela semelhante ao Sol que, em 1995, foi considerada como hospedeira de um exoplaneta. Isso marca um primeiro marco importante para o instrumento e é "a primeira verificação de que NEID está medindo a luz das estrelas como esperado e está a caminho de funcionalidade total, "diz Jason Wright, Cientista do projeto NEID na Penn State University.

Do projeto inicial à instalação, NEID foi concluído em quatro anos, um curto período de tempo para integrar os muitos componentes diferentes no que normalmente é um esforço de uma década. A razão para o cronograma agressivo foi o Transitioning Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA, uma missão baseada no espaço que também está à caça de exoplanetas. A TESS lançou recentemente novas listas de candidatos a exoplanetas que podem ser observados no Hemisfério Norte, que os pesquisadores podem agora tirar proveito e estudar mais usando NEID.

Exoplanetas no horizonte

A comunidade astronômica ficou animada ao saber pela primeira vez sobre a primeira luz do NEID no 235º encontro da American Astronomical Society na semana passada. Enquanto os técnicos e operadores de instrumentos ainda estão resolvendo os problemas do NEID, Blake diz que eles estão fazendo observações regulares e está confiante de que o NEID estará totalmente operacional nos próximos meses. Blake também acrescenta que ter uma equipe em tempo integral no local significará menos tempo necessário para os pesquisadores fazerem observações e solucionar problemas de instrumentos. "Essa será uma das coisas que realmente ajudará a aumentar o impacto da ciência - ter observadores profissionais presentes o tempo todo que estão obtendo a melhor ciência possível, "diz Blake.

Como um novo instrumento que está "uma década à frente do que a comunidade dos EUA tinha acesso antes, "Blake espera que NEID encontre um lar de longo prazo em Kitt Peak, onde estará disponível para toda a comunidade astronômica dos EUA. Grande parte do tempo do Observatório no futuro próximo será dedicado à caça de exoplanetas, que Blake diz que pode aumentar muito as chances de encontrar novos planetas e conduzir estudos científicos detalhados e eficazes sobre eles.

"Uma coisa que aprendemos é que você pode construir o instrumento mais sofisticado que quiser, mas uma coisa inestimável é ter o máximo de noites no telescópio possível, "diz Blake." As próprias estrelas fazem todos os tipos de coisas que complicam esta medição que estamos tentando fazer, e uma maneira de atacar isso é ter o maior número possível de observações no prazo. "

Por causa de seus recursos de última geração, NEID será excelente em encontrar planetas do tamanho da Terra dentro da zona habitável de uma estrela - não muito perto da estrela para ser muito quente, e não muito longe do sol para ser muito frio - e será extremamente bom em encontrar novos planetas que orbitam em torno de estrelas muito menores. E com o recente anúncio do primeiro planeta do tamanho da Terra encontrado dentro da zona habitável de uma estrela, e mais descobertas de exoplanetas, à medida que o TESS continua a estudar os céus, NEID desempenhará um papel ativo no acompanhamento de tais descobertas no futuro.

Com toda a miríade de recursos que o NEID traz para o campo, certamente manterá Blake e outros astrônomos ocupados na caça aos exoplanetas nos próximos anos. "Estou ansioso para obter grandes conjuntos de dados de qualidade de produção, estudando sistemas planetários que são interessantes, e investigando o que podemos extrair dos dados, para ver o quão baixo podemos ir em termos de massas planetárias que seriam detectáveis, "diz Blake." É emocionante ir da fase de construção e hardware para fazer ciência. Vai ser legal ver o que aprendemos. "