Обсерватория достигла «первого света» с помощью нового искателя планет

Новый инструмент для поиска планет в обсерватории В. М. Кека достиг «первого света», получив первые данные с неба и открыв захватывающую главу в поиске планет размером с Землю вокруг других звезд, которые чрезвычайно трудно обнаружить из-за их маленький размер. Keck Planet Finder (KPF), работающий на телескопе Keck I на острове Маунакеа на Гавайях, является самым передовым в мире спектрометром с высоким разрешением для видимых длин волн.

«Появление KPF знаменует собой важный и захватывающий шаг вперед в нашей способности продвинуться в поиске пригодных для жизни планет земного типа вокруг других звезд», — сказал директор обсерватории Кека Хилтон Льюис. «Мы ждали прибытия KPF почти десять лет, и мы очень рады возможности вывести нашу и без того очень успешную программу открытия экзопланет на новый уровень».

«Увидеть первый астрономический спектр KPF было волнительно», — сказал Эндрю Ховард, главный исследователь KPF и профессор астрономии Калифорнийского технологического института. «Я очень рад использовать этот инструмент для изучения огромного разнообразия экзопланет и разгадывания тайн того, как они сформировались и эволюционировали до их нынешнего состояния».

Прошлой ночью, в среду, 9 ноября, группа KPF успешно зафиксировала первый световой спектр Юпитера с помощью прибора следующего поколения, а затем спектр первой звезды KPF, 51 Пегаса, в которой находится 51 Пегаса b — первая планета, вращающаяся вокруг Солнцеподобная звезда, открытая методом Доплера. Теперь он готов начать наблюдения за далекими мирами с большой точностью, чтобы ответить на один из самых важных вопросов астрономии: одни ли мы?

«До недавнего бума открытия экзопланет за последние два десятилетия мы на самом деле не знали, какие еще планеты находятся там. Мы не знали, являются ли наша собственная солнечная система или наша собственная Земля общими», — сказала Шерри Йех, заместитель научного сотрудника по приборостроению. для KPF в обсерватории Кека. «Мы первое поколение, которое действительно поймет другие планеты в нашем галактическом соседстве».

Примерно у каждой пятой солнцеподобной звезды есть планета размером с Землю в обитаемой зоне, где температура атмосферы способствует образованию жидкой воды — самого важного предшественника жизни, какой мы ее знаем.

Используя метод Доплера — измерение, впервые примененное в обсерватории Кека, — KPF будет исследовать и измерять экзопланеты по поведению их родительских звезд. Когда планета обращается вокруг звезды, она оказывает сила гравитации это заставляет звезду «раскачиваться». KPF будет искать это звездное колебание, которое астрономы могут затем измерить, чтобы сделать вывод о массе и плотности планеты, которая притягивает звезду.

Чем менее массивна планета, тем меньше раскачиваться звезды, и тем труднее уловить движение звездного света туда-сюда. KPF призван решить эту проблему; после полного ввода в эксплуатацию он сможет обнаруживать звезды, движущиеся вперед и назад со скоростью всего 30 сантиметров в секунду. Чтобы представить возможности KPF в перспективе, его предшественник, нынешний инструмент для поиска планет в обсерватории Кека, называемый спектрометром Эшелле высокого разрешения (HIRES), обнаруживает движение звезд со скоростью 200 сантиметров в секунду.

«Проблемы проведения подобных измерений считались бы непреодолимыми всего несколько десятилетий назад», — сказал Джош Валавендер, научный сотрудник KPF в обсерватории Кека. «KPF является результатом поразительной человеческой изобретательности, которая была применена для решения проблем и преодоления препятствий на пути нашего понимания Вселенной вокруг нас».

Что устанавливает это современное состояние спектрометр Кроме того, он сделан из необычного типа гибридного стеклокерамического материала под названием Zerodur — того же материала, который используется для изготовления культовых сегментов главного зеркала обсерватории Кека. Изготовленный компанией Schott AG, Zerodur сохраняет свою форму независимо от колебаний температуры. Эта термическая стабильность является ключевой для KPF, потому что любое движение в инструменте может привести к ложным сигналам, которые выглядят как доплеровские сдвиги от звезд. Уменьшая тепловые движения, KPF может обнаруживать и характеризовать экзопланеты с беспрецедентной эффективностью.

«Это первый спектрометр, в конструкцию которого интегрирован Zerodur, — сказал Ховард. «Материал, который поставляется в виде гигантских плит, очень хрупок и с ним трудно работать, но именно это делает KPF столь чувствительным к более мелким планеты.”

Задуманный в 2014 году, KPF специально разработан для обсерватории Кека в качестве важного дополнения к существующим телескопам НАСА для поиска планет, включая Kepler, TESS (спутник для исследования транзитных экзопланет) и римскому космическому телескопу Нэнси Грейс, которые исследуют тысячи экзопланеты в поисках миров, подобных нашему. Затем наиболее вероятные кандидаты будут более тщательно изучены с использованием наземных телескопов, таких как обсерватория Кека, которые могут собирать подробные изображения и спектры, чтобы лучше понять атмосферные биосигнатуры — ключевые индикаторы температуры и того, какие газы присутствуют.

Ученые и инженеры потратили последние несколько месяцев на установку и калибровку нового спектрографа на объекте обсерватории Кека в Маунакеа. До этого компоненты KPF собирались в Лаборатории космических наук Калифорнийского университета в Беркли и в Калифорнийском технологическом институте.

«Для меня KPF представляет собой одну из самых лучших черт человечества: скромное желание увидеть и узнать о Вселенной, которая нас окружает, и, таким образом, лучше понять место, где мы живем», — сказал Уолавендер.

KPF будет доступен научному сообществу для исследования экзопланет, начиная с весны 2023 года.