Nel punto più alto dei monti Quinlan, affacciato sul deserto di Sonora che si estende nel sud dell'Arizona, NEID (pronunciato come "fluido") ha recentemente raccolto le sue prime osservazioni, conosciuto colloquialmente dagli astronomi come "prima luce, " presso l'Osservatorio nazionale di Kitt Peak.

Installato sul telescopio Wisconsin-Indiana-Yale-NOAO (WIYN) da 3,5 metri, Il NEID può misurare i cambiamenti nel movimento delle stelle vicine con alta precisione. Questo strumento all'avanguardia, che prende il nome dalla parola Tohono O'odham che significa "vedere, " è ora a caccia di esopianeti, quelli che orbitano attorno a stelle al di fuori del sistema solare, e sarà in grado di rilevare, misurare, e caratterizzare i nuovi pianeti in modo più accurato che mai.

Un modo in cui gli astronomi possono trovare nuovi pianeti extrasolari è usare il metodo "oscillazione". Due oggetti in orbita, come la Terra e il sole, muoversi attorno ad un comune centro di massa. Gli astronomi possono cercare questo cambiamento periodico nella velocità di una stella mentre si muove per capire se la stella ha dei pianeti che le orbitano attorno.

La sfida principale con la creazione di NEID, che ha molte volte più precisione di qualsiasi strumento esistente della sua classe, ha comportato il perfezionamento e l'ottimizzazione dei suoi numerosi componenti. Per fare questo, l'astronomo Cullen Blake ha collaborato con i ricercatori della Penn State e ha presentato una proposta alla NASA e alla National Science Foundation per progettare e costruire il NEID.

Controllo della temperatura su una linea temporale aggressiva

Come uno degli scienziati degli strumenti del NEID, Blake dice che uno dei grandi test che hanno dovuto affrontare è stato quello di creare uno strumento con livelli molto fini di controllo della temperatura. I dispositivi ottici all'interno del NEID, una grande nave di metallo delle dimensioni di un'auto, devono essere mantenuti a una temperatura costante di 300 Kelvin (circa 80 F o 26 C) e stabili entro un millesimo di grado. "Se la temperatura all'interno dello strumento cambia, si camufferà come il segnale che stai cercando, " spiega Blake. "Devi davvero controllarlo."

Dopo aver ottenuto il più grande dispositivo ad accoppiamento di carica disponibile in commercio, il rivelatore digitale che registra la luce di una stella lontana, I ricercatori della Penn nel laboratorio di Blake, compresi gli ex post-doc Dan Li e Sam Halverson e Ph.D. lo studente Marco Giovinazzi, progettato e realizzato il supporto che ospita il rivelatore in modo da avere un controllo ottimale della temperatura. Dopo aver assemblato il dispositivo e montato utilizzando le strutture della camera bianca presso la Quattrone Nanofabrication Facility del Singh Center, i ricercatori hanno condotto un anno di test per assicurarsi che il rilevatore funzionasse secondo le specifiche prima di portarlo allo State College e assemblare il rilevatore nel NEID. È stato quindi portato all'Osservatorio di Kitt per l'installazione.

Le osservazioni della prima luce del NEID hanno preso di mira la stella 51 Pegasi, la prima stella simile al sole che nel 1995 si scoprì ospitare un esopianeta. Questo segna una prima importante pietra miliare per lo strumento ed è "la prima verifica che il NEID sta misurando la luce stellare come previsto ed è sulla buona strada per la piena funzionalità, "dice Jason Wright, Scienziato del progetto NEID presso la Penn State University.

Dalla progettazione iniziale all'installazione, Il NEID fu terminato in quattro anni, un breve lasso di tempo per integrare i molti componenti diversi in quello che è tipicamente un'impresa decennale. Il motivo del programma aggressivo è stato il Transitioning Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA, una missione spaziale che è anche a caccia di esopianeti. TESS ha recentemente pubblicato nuovi elenchi di esopianeti candidati osservabili dall'emisfero settentrionale, che i ricercatori possono ora sfruttare e studiare ulteriormente utilizzando il NEID.

Esopianeti all'orizzonte

La comunità astronomica era entusiasta di conoscere per la prima volta la prima luce del NEID al 235° incontro dell'American Astronomical Society la scorsa settimana. Mentre i tecnici e gli operatori dello strumento stanno ancora risolvendo i nodi del NEID, Blake afferma che stanno effettuando osservazioni regolari ed è fiducioso che il NEID sarà pienamente operativo entro i prossimi due mesi. Blake aggiunge anche che avere personale a tempo pieno in loco significherà meno tempo necessario ai ricercatori per fare osservazioni e risolvere i problemi dello strumento. "Questa sarà una delle cose che aiuterà davvero ad aumentare l'impatto della scienza:avere osservatori professionisti sempre lì che stanno ottenendo la migliore scienza possibile, "dice Blake.

Come nuovo strumento "un decennio avanti rispetto a ciò a cui la comunità statunitense aveva accesso prima, " Blake spera che il NEID trovi una casa a lungo termine a Kitt Peak, dove sarà disponibile per l'intera comunità astronomica degli Stati Uniti. Gran parte del tempo dell'Osservatorio nel prossimo futuro sarà dedicato alla caccia agli esopianeti, che secondo Blake può aumentare notevolmente le possibilità di trovare nuovi pianeti e condurre studi scientifici dettagliati ed efficaci su di essi.

"Una cosa che abbiamo imparato è che puoi costruire lo strumento più fantastico che desideri, ma una cosa che ha un valore inestimabile è passare quante più notti possibile al telescopio, " dice Blake. "Le stelle stesse fanno ogni sorta di cose che complicano questa misurazione che stiamo cercando di fare, e un modo per attaccare è avere quante più osservazioni possibili nel tempo".

Grazie alle sue capacità all'avanguardia, NEID eccellerà nel trovare pianeti delle dimensioni della Terra all'interno della zona abitabile di una stella, non troppo vicino alla stella per essere troppo caldo, e non troppo lontano dal sole per essere troppo freddo, e sarà estremamente bravo a trovare nuovi pianeti che orbitano attorno a stelle molto più piccole. E con il recente annuncio del primo pianeta di dimensioni terrestri trovato all'interno della zona abitabile di una stella, e più scoperte sugli esopianeti probabilmente mentre TESS continua a studiare i cieli, Il NEID svolgerà un ruolo attivo nel dare seguito a tali risultati in futuro.

Con tutte le innumerevoli capacità che NEID porta in campo, manterrà sicuramente Blake e altri astronomi impegnati nella caccia agli esopianeti nei prossimi anni. "Non vedo l'ora di ottenere grandi serie di dati di qualità produttiva, studiare sistemi planetari interessanti, e buttandoci nell'erba su cosa possiamo ricavare dai dati, per vedere quanto in basso possiamo andare in termini di masse planetarie che sarebbero rilevabili, " afferma Blake. "È entusiasmante passare dalla fase di costruzione e hardware alla ricerca scientifica. Sarà bello vedere cosa impareremo".