Met een nieuwe telescoop op een schilderachtig plateau in Tenerife, Spanje, MIT-planeetwetenschappers hebben nu een extra manier om te zoeken naar exoplaneten ter grootte van de aarde. Artemis, de eerste grondtelescoop van de SPECULOOS Northern Observatory (SNO), sluit zich aan bij een netwerk van 1-meterklasse robottelescopen als onderdeel van het SPECULOOS-project (Search for habitable Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars), die wordt geleid door Michael Gillon aan de Universiteit van Luik in België en wordt uitgevoerd in samenwerking met MIT en verschillende andere instellingen en financiële supporters. Artemis is het nieuwste product van een samenwerking met MIT's Department of Earth, Atmosferische en Planetaire Wetenschappen (EAPS). De andere netwerktelescopen die deel uitmaken van de SPECULOOS Southern Observatory, genaamd Io, Europa, Ganymedes, en Callisto na de vier Galileïsche manen van Jupiter - zijn in gebruik bij het Paranal Observatorium in Chili, druk bezig met het scannen van de lucht op exoplaneten op het zuidelijk halfrond.

Samen, deze SPECULOOS-telescopen zullen zoeken naar terrestrische planeten die heel zwak cirkelen, nabije sterren, ultrakoele dwergen genoemd, en de nieuwe Artemis-telescoop zal de onderzoeksgroep in staat stellen om de zoektocht naar de hemel op het noordelijk halfrond uit te breiden. Artemis werd vandaag onthuld tijdens een inauguratie-evenement bijgewoond door wetenschappers en hoogwaardigheidsbekleders van MIT, de Universiteit van Luik, en het Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) in Tenerife. Artemis werd gefinancierd door MIT-donoren Peter A. Gilman, de Stichting Heising-Simons, en Colin en Leslie Masson, met bijkomende steun van het Ministerie van Hoger Onderwijs van de Federatie Wallonie-Bruxelles, en de Balzan Stichting.

Voordat de SPECULOOS-telescopen werden bedacht, onderzoekers hadden de proof of concept voor deze techniek al vastgesteld met een project met een kleine, op de grond gebaseerde telescoop in La Silla, Chili, bekend als TRAPPIST (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope). Met de TRAPPIST-telescoop onderzoekers keken naar een beperkte steekproef van 50 doelsterren en ontdekten het TRAPPIST-1-systeem, die bestaat uit zeven terrestrische planeten die in een baan om hun koele, ultra-dwergster. Daten, dit zijn de enige bekende planeten die dichtbij zijn, ter grootte van de aarde, gematigd, en vatbaar voor toekomstige atmosferische karakterisering, waardoor ze zich onderscheiden van eerdere bevindingen van exoplaneten. De SPECULOOS-groep bouwt voort op dit eerdere project met zijn nieuwe telescoopnetwerk om meer van de hemel te scannen op soortgelijke exoplaneten ter grootte van de aarde, en leveren meer doelen die kunnen worden beoordeeld op bewoonbaarheid en mogelijk tekenen van leven in de toekomst.

Julien de Wit is een EAPS-assistent-professor, SPECULOOS medewerker, Artemis hoofdonderzoeker, en SNO co-hoofdonderzoeker met Gillon. Als postdoc in de groep van MIT Professor Sara Seager, hij werkte samen met Gillon en het TRAPPIST-team om het TRAPPIST-1-systeem te identificeren en te karakteriseren. Later leidde hij de uitbreiding van de SPECULOOS-onderneming naar het noordelijk halfrond. EAPS sprak onlangs met de Wit over de mogelijkheden van Artemis en wat we kunnen verwachten met het SPECULOOS-project.

Vraag:Vertel ons over de nieuwe Artemis-telescoop. Waarom is het bijzonder spannend?

A:De eerste telescoop van de SPECULOOS Northern Observatory heet Artemis, gebouwd en eigendom van MIT, naar de Griekse godin van de jacht, de wildernis, de maan, wat gepast leek omdat we op zoek zijn naar planeten en tekenen van leven.

Artemis ligt op het Spaanse Canarische eiland Tenerife, ongeveer 240 mijl uit de kust van Marokko. De SNO is gebouwd in het Observatorium de Teide, dat is een astronomisch observatorium bij de vulkaan Teide, 2, 400 meter boven zeeniveau en beheerd door het Insituto de Astrofisica de Canarias. De locatie, die een van de eerste grote internationale observatoria herbergt, biedt uitstekende astronomische omstandigheden om te bekijken.

Wat de telescoop zelf betreft, het meet ongeveer 4 meter hoog, met een optische kwaliteit van minder dan 0,8 boogsec en een gezichtsveld, 12 boogminuten bij 12 boogminuten. Artemis, die werd gebouwd door het Duitse bedrijf ASTELCO, heeft een robotbevestiging, en zijn detectoren zijn erg gevoelig voor de nabij-infrarode golflengten die we vinden die afkomstig zijn van deze ultrakoele dwergsterren. We zullen het op afstand bedienen vanuit MIT of andere samenwerkende instituten.

Met TRAPPIST, we hebben een proof of concept gedemonstreerd – wat bevestigt dat ultrakoele dwergsterren het vermogen hebben om planeten te herbergen – en we onderzoeken de atmosferen van deze TRAPPIST-1-planeten met de Hubble-ruimtetelescoop. Daten, er zijn geen andere gematigde planeten ter grootte van de aarde die zulke voortreffelijke doelen zouden zijn voor atmosferische studie. Dit rechtvaardigde een volledige opschaling met het project SPECULOOS.

Telescopen zoals deze bieden twee belangrijke observatievoordelen. Een, als gevolg van vergelijkbare planeet-tot-ster oppervlakteverhoudingen, het signaal dat we zullen krijgen van een planeet ter grootte van de aarde die een ultrakoele dwergster passeert, zal vergelijkbaar zijn met een planeet ter grootte van Jupiter die voor een zonachtige ster kruist. Twee, de nabijheid van hun bewoonbare zone, vanwege hun kleine formaat en temperatuur, betekent dat bewoonbare planeten kleine transitperioden zullen hebben, vergelijkbaar met gasreuzen, die zich in een nauwe baan rond sterren van het zonnetype bevinden. Dit betekent dat elke ster minder bewakingstijd nodig heeft, en dat de transit-zoekopdracht gericht is op de ongeveer 1, 200 dichtstbijzijnde ultrakoele sterren zouden in ongeveer 10 jaar kunnen worden gedaan met vier telescopen die elk halfrond scannen.

V:Wat is het doel van Artemis, en hoeveel exoplaneten schat je dat ze kunnen worden geëvalueerd door MIT's nieuwe SPECULOOS Northern Observatory?

A:Elke avond, we zullen foto's verzamelen van een specifiek deel van de lucht, gericht op onze doelsterren om te zoeken naar een helderheidsdaling die kenmerkend is voor een planetaire transit.

Het doel van de Artemis-telescoop is om te kijken naar de ongeveer 800 dichtstbijzijnde ultrakoele dwergsterren aan de noordelijke hemel (en een stukje van de zuidelijke hemel) om planeten ter grootte van de aarde te vinden die mogelijk een gematigd klimaat hebben en vatbaar zijn voor verdere diepgaande karakterisering met de volgende generatie observatoria, zoals de James Webb Space Telescope (JWST) en de Extremely Large Telescopes. Deze zullen ons meer kunnen vertellen over hun atmosfeer, klimaat, en welke moleculen erop aanwezig kunnen zijn. We verwachten met vertrouwen ongeveer 15 gematigde planeten te identificeren met het SPECULOOS-netwerk, en dit te doen op een relevante tijdlijn, waardoor hun atmosfeer kan worden bestudeerd met de JWST, die naar verwachting in 2021 van start gaat en 10 jaar meegaat.

Aanvullend, we zullen Artemis' werkterrein uitbreiden. We zijn van plan een follow-up te doen van enkele van de lastigste planeetkandidaten (terrestrische planeten rond kleine M-dwergen) die zijn geïdentificeerd door de door MIT geleide TESS [Transiting Exoplanet Survey Satellite] NASA-missie, aangezien Artemis 100 keer grotere kijkoppervlakken heeft. We zullen ook asteroïden kunnen bestuderen, kometen, en andere voorwerpen, zoals waarnemingen van de Quaoar occultatie, met andere wetenschappers van het MIT en buiten het Instituut.

Vraag:U zei dat Artemis de eerste telescoop is voor de SPECULOOS Northern Observatory. Betekent dit dat er in de toekomst meer telescopen aan het SPECULOOS-netwerk kunnen worden toegevoegd?

een:Ja, we hopen de SPECULOOS Northern Observatory uit te bouwen en telescopen toe te voegen om Artemis te begeleiden. Eigenlijk, we hebben al een extra platform gebouwd dat klaar is om een ​​tweeling van Artemis te hosten, zodra we aanvullende financiering hebben gevonden. Onze overeenkomst met het Teide Observatorium reserveert ruimte voor maximaal drie extra telescopen. Door dit te doen, kunnen we alle dichtstbijzijnde ultrakoele dwergsterren grondig bestuderen en het onderzoek op het noordelijk halfrond op tijd voltooien om de atmosferische karakterisering van hun transiterende planeten met de JWST uit te voeren.

Met SPECULOOS, we doen er alles aan om binnen het volgende decennium de identificatie van habitats buiten de aarde mogelijk te maken. Ons team kijkt ernaar uit om "first light" te delen met onze donateurs en het publiek, en het is een voorrecht voor MIT om met onze internationale partners samen te werken aan deze opwindende onderneming.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.