De NEID-spectrometer, een nieuw hulpmiddel voor de ontdekking van planeten buiten ons zonnestelsel, is nu aan zijn wetenschappelijke missie begonnen bij de WIYN 3,5m-telescoop in het Kitt Peak National Observatory, Arizona.

"We zijn er trots op dat NEID beschikbaar is voor de wereldwijde astronomische gemeenschap voor ontdekking en karakterisering van exoplaneten, " zei Jason Wright, hoogleraar astronomie en astrofysica aan Penn State en NEID-projectwetenschapper. "Ik kan niet wachten om de resultaten te zien die wij en onze collega's over de hele wereld de komende jaren zullen produceren, van het ontdekken van nieuwe, rotsachtige planeten, om de samenstelling van exoplanetaire atmosferen te meten, om de vormen en oriëntaties van planetaire banen te meten, karakterisering van de fysieke processen van de gaststerren van deze planeten."

De nieuwste en een van de meest nauwkeurige instrumenten die ooit zijn gebouwd om exoplaneten te detecteren, NEID zal exoplaneten ontdekken door de minieme aantrekkingskracht van deze planeten op hun gastheerster te meten.

"We hebben een spannende mijlpaal bereikt voor NEID, " zei Sarah Logsdon, een wetenschapper bij NSF's NOIRLab en NEID instrumentwetenschapper. "Na een uitgebreid inbedrijfstellingsproces, waar NEID op de proef werd gesteld, NEID begint aan haar wetenschappelijke missie, hebben aangetoond dat het inderdaad een ultramodern hulpmiddel is om planeten buiten ons zonnestelsel te bestuderen."

De aantrekkingskracht van in een baan om de aarde draaiende planeten veroorzaakt een periodieke snelheidsverschuiving op de moederster - een 'wobbel' die kan worden gemeten door NEID. Jupiter veroorzaakt bijvoorbeeld een schommeling van 13 meter per seconde op onze zon, maar de aarde veroorzaakt een schommeling van slechts ongeveer 9 centimeter per seconde. NEID's enkele meetnauwkeurigheid is al beter dan 25 centimeter per seconde, waardoor het kleine wiebels kan detecteren met voldoende gegevens.

"NEID vertegenwoordigt de stand van de techniek in Doppler-spectroscopie radiale snelheidsdetectie en karakterisering van exoplaneten, " zei John Callas, NN-EXPLORE projectmanager voor NASA's Exoplanet Exploration Program bij het Jet Propulsion Laboratory (JPL) van het bureau. "NEID zal de bestaande grenzen verleggen voor het zoeken naar kleinere exoplaneten, verder gaan dan de uitdagingen die eerdere generaties RV-spectrografen hebben beperkt."

Gebouwd als onderdeel van een gezamenlijk NSF- en NASA-programma, De missie van de NEID is om enkele van de hoogst mogelijke precisiemetingen mogelijk te maken, evenals om te proberen een pad uit te stippelen naar de ontdekking van terrestrische planeten rond andere sterren.

"NEID heeft nu met succes de laatste NASA-beoordeling doorstaan, en is in volle werking als een wetenschappelijk ontdekkingsinstrument, " zei Fred Harty, onderzoekshoogleraar bij Penn State en projectmanager van NEID. "Het was een waar genoegen om met dit getalenteerde team te werken, en een voorrecht om deel uit te maken van deze groep professionals."

De ziedende convectie op het oppervlak van sterren, geregen door onzichtbare lijnen van magnetische kracht en ontsierd door steeds veranderende actieve regio's en "starspots" kunnen een aanzienlijke uitdaging vormen voor de metingen van de NEID. Deze stellaire activiteit is een van de belangrijkste belemmeringen voor de detectie van rotsachtige planeten zoals de onze. Voor zeer kleine signalen is het moeilijk te zeggen welke planeten zijn en welke slechts manifestaties van stellaire activiteit. Echter, er is één ster waarvoor we het antwoord weten, omdat we precies weten hoeveel planeten er omheen draaien - onze zon! Naast het observeren van sterren tijdens de nacht, NEID zal ook naar de zon kijken door een speciale kleinere zonnetelescoop die het team heeft ontwikkeld.

"Dankzij de NEID-zonnetelescoop gefinancierd door de Heising-Simons Foundation, NEID zit overdag niet stil, " zei Eric Ford, hoogleraar astronomie en astrofysica en directeur van Penn State's Center for Exoplanets and Habitable Worlds. "In plaats daarvan, het zal een tweede missie uitvoeren, het verzamelen van een unieke dataset die het vermogen van machine learning-algoritmen zal verbeteren om de signalen van planeten met een lage massa 's nachts te herkennen."

De zonnetelescoop is ontworpen, en gebouwd door Andrea Lin, een Cecilia Payne-Gaposchkin Science Achievement Graduate Fellow in astronomie en astrofysica aan Penn State, met Andy Monson, NEID's systeemingenieur.

"De zonnetelescoop was een leuk project om aan te werken, " zei Lin. "Ik kijk ernaar uit om NEID te gebruiken voor mijn promotieonderzoek. Een van mijn geplande projecten met NEID is het zoeken naar planeten rond K-dwergen. Deze sterren sluiten ongelooflijk goed aan bij de mogelijkheden van NEID, en de radiale snelheidsmethode in het algemeen, dus ik hoop wat kleine - hopelijk terrestrische! - planeten te ontdekken rond nabijgelegen K-sterren."

De zonnetelescoop van NEID markeert de terugkeer van zonnewaarnemingen naar Kitt Peak.

"De zon wijst de weg, " zei Suvrath Mahadevan, hoogleraar astronomie en astrofysica aan Penn State en hoofdonderzoeker van NEID. "Al decennia lang de iconische, en nu ontmantelde McMath Pierce-telescoop op Kitt Peak was de belangrijkste faciliteit voor het bestuderen van de zon. NEID is nu de brug die exoplaneetwetenschap verbindt met zonnewaarnemingen, de zon naar de sterren, en een brug die de geschiedenis van Kitt Peak verbindt met het heden en de toekomst."

Alle gegevens van NEID's waarnemingen van de zon worden onmiddellijk openbaar gemaakt om onderzoekers in staat te stellen het probleem van stellaire activiteit aan te pakken. Het NASA Exoplanet Science Institute (NExScI) bij Caltech/IPAC coördineert de dataverwerking en zal de data beschikbaar stellen via het NEID wetenschapsarchief.

"NEID is het ongelooflijke verhaal van een team dat heeft geleverd, in een recordtijd van iets meer dan vier jaar, inclusief zeven maanden stilstand voor COVID en vervolgens werken door het hoogtepunt van deze pandemie, een instrument dat een nieuwe standaard zet en baanbrekende wetenschap zal opleveren, ", aldus de uitvoerend directeur van WIYN, Jayadev Rajagopal.