Ene 8

Primera Luz del Instrumento NEID de Exoplanetas

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

oir2004a – Espectro de Primera Luz de NEID (con anotaciones)
Espectro de primera luz de 51 Pegasi, captado por NEID en el telescopio WIYN. El panel derecho muestra la luz de la estrella, altamente dispersa por NEID, desde longitudes de onda cortas (colores más azules) hasta longitudes de onda largas (colores más rojos). Los colores que se muestran, que se aproximan al color verdadero de la luz de las estrellas en cada parte de la imagen, se incluyen solamente con fines ilustrativos. La región en el pequeño cuadro blanco en el panel derecho, al expandirse (panel izquierdo), muestra el espectro de la estrella (líneas discontinuas más largas) y la luz de la fuente de calibración de longitud de onda (puntos). Los déficit de luz (interrupciones oscuras) en el espectro estelar, se deben a las líneas de absorción estelar: “huellas digitales” de los elementos presentes en la atmósfera de la estrella. Al medir el movimiento sutil de estos elementos, a longitudes de onda más azules o más rojas, los astrónomos pueden detectar el “bamboleo” de la estrella producida en respuesta a su planeta en órbita.
Crédito: Guðmundur Kári Stefánsson/Universidad de Princeton/Penn State/ Laboratorio Nacional de Investigación para la Astronomía Óptica-Infrarroja de la NSF /KPNO/AURA

Imágenes

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oir2004a – NEID First Light Spectrum (annotated)

Espectro de primera luz de 51 Pegasi, captado por NEID en el telescopio WIYN. El panel derecho muestra la luz de la estrella, altamente dispersa por NEID, desde longitudes de onda cortas (colores más azules) hasta longitudes de onda largas (colores más rojos). Los colores que se muestran, que se aproximan al color verdadero de la luz de las estrellas en cada parte de la imagen, se incluyen solamente con fines ilustrativos. La región en el pequeño cuadro blanco en el panel derecho, al expandirse (panel izquierdo), muestra el espectro de la estrella (líneas discontinuas más largas) y la luz de la fuente de calibración de longitud de onda (puntos). Los déficit de luz (interrupciones oscuras) en el espectro estelar, se deben a las líneas de absorción estelar: “huellas digitales” de los elementos presentes en la atmósfera de la estrella. Al medir el movimiento sutil de estos elementos, a longitudes de onda más azules o más rojas, los astrónomos pueden detectar el “bamboleo” de la estrella producida en respuesta a su planeta en órbita.

Crédito: Guðmundur Kári Stefánsson/Universidad de Princeton/Penn State/ Laboratorio Nacional de Investigación para la Astronomía Óptica-Infrarroja de la NSF /KPNO/AURA

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oir2004b – First Light Spectrum from NEID (unannotated)

Espectro de primera luz de 51 Pegasi, captado por NEID en el telescopio WIYN. Esta imagen muestra la luz de la estrella, altamente dispersa por NEID, desde longitudes de onda cortas (colores más azules) hasta longitudes de onda largas (colores más rojos). Los colores que se muestran, que se aproximan al color verdadero de la luz de las estrellas en cada parte de la imagen, se incluyen solamente con fines ilustrativos.

Crédito: Guðmundur Kári Stefánsson/Universidad de Princeton/Penn State/ Laboratorio Nacional de Investigación para la Astronomía Óptica-Infrarroja de la NSF /KPNO/AURA

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oir2004c – NEID fiber feed (Port Adaptor) on the WIYN telescope

Imagen de NEID instalado en el telescopio WIYN, obtenida durante la puesta en funcionamiento del instrumento.

Crédito: Laboratorio Nacional de Investigación para la Astronomía Óptica-Infrarroja de la NSF /KPNO/NSF/AURA

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oir2004d – Equipo de la Primera Luz de NEID

Varios miembros del equipo NEID, durante las observaciones de primera luz de NEID, mientras se presentan datos.

Crédito: S. Ridgway/Laboratorio Nacional de Investigación para la Astronomía Óptica-Infrarroja de la NSF /KPNO/NSF/AURA

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oir2004e – NEID en el telescopio WIYN

NEID instalado en el telescopio WIYN

Crédito: Laboratorio Nacional de Investigación para la Astronomía Óptica-Infrarroja de la NSF /KPNO/NSF/AURA

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oir2004f – Telescopio WIYN

Esta imagen muestra la estructura y el espejo primario del telescopio WIYN.

Crédito: Laboratorio Nacional de Investigación para la Astronomía Óptica-Infrarroja de la NSF /KPNO/NSF/AURA

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oir2004g – Estructura de revestimiento del telescopio WIYN

Vista externa del telescopio WIYN

Crédito: Laboratorio Nacional de Investigación para la Astronomía Óptica-Infrarroja de la NSF /KPNO/NSF/AURA

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Videos

oir2004a – Video A

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Crédito: Laboratorio Nacional de Investigación para la Astronomía Óptica-Infrarroja de la NSF /KPNO/NSF/AURA

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oir2004a – Video B

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Crédito: Laboratorio Nacional de Investigación para la Astronomía Óptica-Infrarroja de la NSF /KPNO/NSF/AURA

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oir2004a – Video C

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Crédito: Laboratorio Nacional de Investigación para la Astronomía Óptica-Infrarroja de la NSF /KPNO/NSF/AURA

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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 (NSF’s OIR Lab).

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 Pegasila 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 OIR de NSF, 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 OIR de NSF”, explica Sarah Logsdon, científica de instrumentación de NEID en el Laboratorio OIR de NSF. 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

El Laboratorio Nacional de Investigación en Astronomía Óptica e Infrarroja de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos, el centro estadounidense de astronomía infrarroja óptica terrestre, opera el Observatorio Gemini (una instalación de NSF, CONICYT–Chile, MCTI–Brazil, MCTIP–Argentina y KASI–República de Corea), el Observatorio Nacional Kitt Peak (KPNO), el Observatorio Cerro Tololo (CTIO), el Centro de Datos para la Comunidad Científica (CSDC) y el Observatorio Vera Rubin. Está administrado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA), en virtud de un acuerdo de cooperación con la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos ( 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, Hawai’i, y en Cerro Tololo y Cerro Pachón en Chile. Reconocemos y apreciamos el importante rol cultural y la veneración que representan estos lugares para la nación Tohono O’odham, para la comunidad nativa de Hawai’i 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
Laboratorio Nacional de Investigación para la Astronomía Óptica-Infrarroja de la NSF
Tel: +1 520-318-8292
Correo electrónico: rajagopal@noao.edu 

Joan Najita
Astronomer and Public Information Officer
Laboratorio Nacional de Investigación para la Astronomía Óptica-Infrarroja de la NSF
Tel: +1 520-318-8416
Correo electrónico: najita@noao.edu 

Lori Allen 
Director, Kitt Peak National Observatory
Laboratorio Nacional de Investigación para la Astronomía Óptica-Infrarroja de la NSF
Tel: +1 520-318-8486
Correo electrónico: lallen@noao.edu

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