Primera Luz del Instrumento NEID de Exoplanetas

Nuevo instrumento de máxima precisión programado para encontrar y “pesar” exoplanetas

8 Enero 2020

El nuevo instrumento NEID, instalado ahora en el telescopio WIYN de 3,5 metros, en el Observatorio Nacional de Kitt Peak al sur de Arizona, EE.UU, ha realizado sus primeras observaciones. El instrumento financiado por NSF-NASA, ha sido diseñado para medir el movimiento de las estrellas cercanas con altísima precisión, unas tres veces mayor que de instrumentos actuales de vanguardia, lo cual permite la detección, determinación de la masa y la caracterización de exoplanetas tan pequeños como la Tierra.

El espectrógrafo buscador de exoplanetas NEID [1] ubicado sobre la cumbre de las tierras de la Nación Tohono O’odham en el Desierto de Arizona-Sonoran, se encamina hacia el descubrimiento de exoplanetas de masa similar a la Tierra. El nuevo instrumento, un espectrómetro de velocidad radial de extrema precisión, está recolectando luz estelar en el Telescopio WIYN de 3,5 metros, en el Observatorio Nacional de Kitt Peak (KPNO), un programa del Laboratorio  Nacional para la Investigación en Astronomía Infrarroja Óptica de la NSF (NOIRLab).

El anuncio sobre la primera luz se realizó durante una conferencia de prensa celebrada hoy en la reunión 235 de la American Astronomical Society. 

NEID detecta exoplanetas midiendo el efecto sutil que estos planetas producen sobre sus estrellas anfitrionas. Los planetas ejercen una atracción gravitacional sobre la estrella alrededor de la cual orbitan, produciendo un pequeño “bamboleo”, un cambio periódico en la velocidad de la estrella. En nuestro propio Sistema Solar, Júpiter causa que el Sol se mueva a unos 47 Km/hora (unas 29 millas por hora: ¡más rápido que el velocista Usain Bolt!), en tanto que la Tierra provoca un movimiento tranquilo con una velocidad de sólo 0,3 Km/hora (aproximadamente 0,2 millas por hora). La magnitud de la oscilación es proporcional a la masa de un planeta en órbita, lo que significa que las mediciones NEID se pueden usar para determinar las masas de exoplanetas. Los instrumentos actuales pueden calcular velocidades tan bajas como 3,5 Km/hora (poco más de 2 millas por hora; un ritmo lento para caminar), pero NEID fue diseñado para detectar velocidades aún más bajas, lo cual permite descubrir exoplanetas de masa similar a la de la Tierra.

“En la última década, la vanguardia había estado en  3,5 km/hora aproximadamente”, explica Jason Wright, científico del proyecto NEID de la Universidad Penn State. “Se espera que NEID tenga un rendimiento tres veces superior, ampliando los límites a una mayor precisión.” [2]

Si bien NEID es una impresionante máquina de búsqueda de exoplanetas, se vuelve aún más poderosa al asociarse con observatorios espaciales, tales como el Transiting Exoplanet Survey Satellite.  

“Cuando combinemos futuras observaciones de NEID con datos de naves espaciales, los resultados serán sumamente interesantes, y podremos saber la composición de los planetas”, afirma Wright. “Sabremos la densidad del planeta, lo cual es una clave para determinar cuánta  atmósfera existe en el planeta: ¿es gaseoso como Saturno, un gigante de hielo como Neptuno, rocoso como la Tierra o algo intermedio, una súper Tierra o sub-Neptuno?”

A fin de que NEID pueda realizar estos cálculos se requiere una precisión extrema, y un instrumento igualmente extremo. La luz estelar recopilada por el telescopio WIYN es suministrada por una fibra óptica a una cámara térmica especialmente diseñada que reviste al instrumento NEID. Para garantizar que las mediciones NEID permanezcan estables durante la vida útil de cinco años del instrumento, su óptica se mantiene a una temperatura fija, estable a una milésima de grado. 

Las primeras observaciones de NEID se centraron en la estrella 51 Pegasi, la primera estrella similar al Sol, anfitriona de un exoplaneta, que se detectó en 1995. “La primera luz es un hito importante en el desarrollo de un instrumento”, afirmó Wright. “Es la primera verificación de que NEID está midiendo la luz estelar como se esperaba, y se encamina a su pleno funcionamiento.”

Las capacidades de NEID son particularmente impresionantes, dada la rapidez con que el instrumento pasó del tablero de dibujo a la primera luz. “El breve plazo de desarrollo de NEID es notable”, explica Jayadev Rajagopal del Laboratorio NOIRLab, científico del telescopio WIYN y Jefe de Operaciones. “El equipo de NEID ha entregado un instrumento de próxima generación en solo 3 años y 9 meses.”

Si bien NEID se ha diseñado para estudiar exoplanetas, debe enfrentarse al movimiento en pequeña escala del agitado plasma en las superficies de las estrellas, que crea señales que pueden enmascarar o, incluso, imitar señales planetarias, un desafío que emociona a los astrofísicos estelares. Los resultados científicos de NEID aumentarán en la medida que el instrumento esté ampliamente disponible para los astrónomos, en contraste con otros espectrómetros de velocidad radial de precisión.

“Uno de los aspectos singulares de NEID es que está disponible para el uso de todos los astrónomos, en concordancia con la misión del Laboratorio NOIRLab”, explica Sarah Logsdon, científica de instrumentación de NEID en el Laboratorio NOIRLab”.  En tanto que un grupo más amplio de astrónomos utilicen NEID para probar una amplia gama de ideas, el equipo espera que el espectrógrafo logre ser uno de los más productivos científicamente. 

Suvrath Mahadevan, Profesor de Astronomía y Astrofísica en Penn State e Investigador Principal de NEID, explica: “El proyecto NEID ofrece la oportunidad de trabajar con un equipo talentoso y dinámico, de capacitar a la próxima generación de experimentadores y desarrollar una máquina de exploración que todos los astrónomos puedan solicitar usar, independientemente de su nacionalidad, institución o jerarquía.”

Los exoplanetas descubiertos con NEID ayudarán a identificar objetivos para observaciones de seguimiento con las próximas instalaciones, como el Telescopio Espacial James Webb de NASA/ESA/CSA, que podrá detectar y caracterizar las atmósferas de exoplanetas en tránsito. Por este motivo, NEID es una parte importante de la búsqueda continua de otros mundos, y constituye un avance para poder establecer si realmente existen planetas similares a la Tierra en otro lugar de la Vía Láctea.

Notas

[1] NEID debe su nombre a la palabra “ver” en lengua Tohono O’dham. NEID también es acrónimo de NN-EXPLORE (estudio de exoplanetas con espectroscopía Doppler). El nombre NEID fue seleccionado luego de una consulta con la Nación Tohono O’odham.

[2] Aproximadamente 0.7 millas/hora.

Más Información

NOIRLab de NSF (Laboratorio Nacional de Investigación en Astronomía Óptica-Infrarroja de NSF), el centro de EE. UU. para la astronomía óptica-infrarroja en tierra, opera el Observatorio internacional Gemini (una instalación de NSF, NRC–Canada, ANID–Chile, MCTIC–Brasil, MINCyT–Argentina y KASI – República de Corea), el Observatorio Nacional Kitt Peak (KPNO), el Observatorio Interamericano Cerro Tololo (CTIO), el Centro de Datos para la Comunidad Científica (CSDC) y el Observatorio Vera C. Rubin (en cooperación con SLAC National Accelerator Laboratory del DOE). Está administrado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA) en virtud de un acuerdo de cooperación con NSF y tiene su sede en Tucson, Arizona. La comunidad astronómica tiene el honor de tener la oportunidad de realizar investigaciones astronómicas en Iolkam Du’ag (Kitt Peak) en Arizona, en Maunakea, en Hawai, y en Cerro Tololo y Cerro Pachón en Chile. Reconocemos y apreciamos el importante rol cultural y la veneración que estos sitios tienen para la Nación Tohono O’odham, para la comunidad nativa de Hawai y para las comunidades locales en Chile, respectivamente.

El instrumento NEID es financiado por el programa conjunto de exploración de exoplanetas NASA/NSF, EXPLORE.

El telescopio WIYN de 3,5 metros es una asociación entre la Universidad de Indiana, la Universidad de Wisconsin, la Universidad Estatal de Pensilvania, la Universidad de Missouri-Columbia, la Universidad de Purdue, la NSF y NASA. 

Contactos

Jason Wright
Department of Astronomy and Astrophysics
Penn State University
Tel: +1 814-863-8470
Correo electrónico: jtwright@astro.psu.edu

Jayadev Rajagopal
NSF’s National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory
Tel: +1 520-318-8292
Correo electrónico: rajagopal@noao.edu

Joan Najita
Astronomer and Public Information Officer
NSF’s National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory
Tel: +1 520-318-8416
Correo electrónico: najita@noao.edu

Lori Allen
Director, Kitt Peak National Observatory
NSF’s National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory
Tel: +1 520-318-8486
Correo electrónico: lallen@noao.edu

Esta es una traducción del Comunicado de Prensa de NOIRLab noirlab2004.