Keck Planet Finder på Maunakea fångar första data i “spännande kapitel” för astronomi: Big Island Now

På onsdagskvällen uppnådde ett nytt planetjaktinstrument vid WM Keck-observatoriet på Maunakea “första ljuset”, som fångar sina första data från himlen, ett spektrum av planeten Jupiter.

När bilderna togs poppade teammedlemmarna champagne för att fira början på ett “spännande kapitel” i sökandet efter planeter i jordstorlek runt andra stjärnor, som är utomordentligt svåra att upptäcka på grund av sin lilla storlek, enligt ett pressmeddelande från observatoriet.

Keck Planet Finder uppnådde “första ljuset” den nov. 9, 2022 efter att ha fångat ett spektrum av
Jupiter. Kredit: WM Keck Observatory/Caltech/Keck Planet Finder Team

Keck Planet Finder (KPF), som fungerar på Keck I-teleskopet, är världens mest avancerade högupplösta spektrometer för synliga våglängder.

“Tillkomsten av [the planet finder] markerar ett stort och spännande steg framåt i vår förmåga att gå vidare i strävan att så småningom hitta beboeliga jordliknande planeter runt andra stjärnor, säger Hilton Lewis, chef för Keck Observatory. “Vi har väntat på ankomsten av [the planet finder] i nästan ett decennium, och vi är stolta över att kunna ta vårt redan mycket framgångsrika program för upptäckt av exoplaneter till nästa nivå.”

Andrew Howard, KPF:s huvudforskare och professor i astronomi vid Caltech, sa: “Jag är glad över att använda instrumentet för att studera den stora mångfalden av exoplaneter och att reta isär mysterierna kring hur de bildades och utvecklades till sina nuvarande tillstånd.”

Den nov. 9 fångade KPF-teamet framgångsrikt ett första ljusspektrum av Jupiter med nästa generations instrument, följt av ett spektrum av KPF:s första stjärna, 51 Pegasi, som är värd för 51 Pegasi b – den första planeten som kretsar kring en solliknande stjärna som upptäcktes med hjälp av Dopplermetoden.

ARTIKELN FORTSÄTTER NEDAN AD
ARTIKELN FORTSÄTTER NEDAN AD

Det är nu redo att börja observera avlägsna världar med stor precision i ett försök att svara på en av de mest övertygande frågorna inom astronomi: Är vi?

“Före den senaste boomen för upptäckt av exoplaneter under de senaste två decennierna visste vi inte riktigt vilka andra planeter som fanns där ute. Vi visste inte om vårt eget solsystem eller vår egen jord var vanligt, säger Sherry Yeh, biträdande instrumentforskare för KPF vid Keck Observatory. “Vi är den första generationen som verkligen kommer att förstå andra planeter i vårt galaktiska grannskap.”

Ungefär en av fem solliknande stjärnor har en planet i storleken jorden i den beboeliga zonen där atmosfäriska temperaturer bidrar till flytande vatten – den viktigaste föregångaren
för livet som vi känner det.

Med hjälp av Doppler-tekniken – en mätning som var banbrytande vid Keck Observatory – KPF
kommer att undersöka och mäta exoplaneter genom beteendet hos deras värdstjärnor. När en
planeten kretsar runt en stjärna, den utövar en gravitationskraft som får stjärnan att “vackla”.

James Chong, infrastrukturtekniker vid Keck Observatory, hjälper till med det känsliga lyftet av
optikbänken Zerodur in i observatoriets källare där instrumentet finns.
Foto: WM Keck Observatory

Planetfinnaren kommer att leta efter denna stjärnsvängning, som astronomer sedan kan mäta för att sluta sig till massan och densiteten på planeten som rycker i stjärnan.

ARTIKELN FORTSÄTTER NEDAN AD

Ju mindre massiv planeten är, desto mindre vingling har stjärnan, och desto mer utmanande är det att fånga stjärnljuset som växlar fram och tillbaka. KPF är utformad för att möta denna utmaning.

När den är helt igångsatt kommer den att kunna upptäcka stjärnor som rör sig fram och tillbaka med en hastighet av endast 30 centimeter per sekund. För att sätta kraften i KPF i perspektiv, upptäcker dess föregångare, Keck Observatorys nuvarande planetjaktinstrument som kallas High-Resolution Echelle Spectrometer, stjärnrörelser på 200 centimeter per sekund.

“Utmaningarna med att göra mätningar som denna skulle ha setts som oöverstigliga för bara några decennier sedan”, säger Josh Walawender, instrumentforskare för KPF vid Keck Observatory. “KPF är resultatet av en häpnadsväckande mängd mänsklig uppfinningsrikedom som har använts för att lösa problem och kringgå hinder för vår förståelse av universum omkring oss.”

Det som utmärker denna toppmoderna spektrometer är att den är gjord av en ovanlig typ av glaskeramiskt hybridmaterial som kallas Zerodur – samma material som används för att tillverka Keck Observatorys ikoniska primära spegelsegment.

Tillverkad av företaget Schott AG behåller Zerodur sin form oavsett temperaturfluktuationer. Denna termiska stabilitet är nyckeln till KPF eftersom alla rörelser i instrumentet kan leda till falska signaler som verkar vara dopplerskiftningar från stjärnor. Genom att minska termiska rörelser kan KPF upptäcka och karakterisera exoplaneter med oöverträffad effektivitet.

ARTIKELN FORTSÄTTER NEDAN AD

“Detta är den första spektrometern som integrerar Zerodur i sin design,” sa Howard. “Materialet, som kommer i gigantiska plattor, är väldigt ömtåligt och svårt att arbeta med, men det är det som gör KPF så känslig för mindre planeter.”

KPF skapades 2014 och är speciellt designad för Keck Observatory som ett kritiskt komplement till NASA:s befintliga planetjaktteleskop inklusive Kepler, TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) och Nancy Grace Roman Space Telescope, som undersöker tusentals exoplaneter på jakt efter världar som vår egen.

De mest troliga kandidaterna kommer sedan att studeras närmare med markbaserade teleskop som Keck Observatory, som kan samla in detaljerade bilder och spektra för att bättre förstå
atmosfäriska biosignaturer – nyckelindikatorer för temperatur och vilken typ av gaser det är
närvarande.

Forskare och ingenjörer tillbringade de senaste månaderna med att installera och kalibrera den nya
spektrograf vid Keck Observatorys Maunakea-anläggning. Innan detta, komponenter av KPF
monterades vid UC Berkeleys Space Sciences Laboratory och vid Caltech.

“För mig representerar KPF en av mänsklighetens allra bästa egenskaper: den ödmjuka önskan att
se och lära sig om universum som omger oss och på så sätt bättre förstå
plats där vi bor, sa Walawender.

KPF kommer att vara tillgänglig för forskarvärlden för exoplanetforskning från och med
Våren 2023.

Designen och konstruktionen av KPF har fått stöd av National Science Foundation, Heising-Simons Foundation, WM Keck Foundation, Simons Foundation, Mt. Cuba Foundation, Jet Propulsion Laboratory, som förvaltas av Caltech för NASA, privata givare, WM Keck Observatory, Caltech, University of California och University of Hawaii.

.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *