Le nouvel instrument NEID, maintenant installé sur le télescope WIYN de 3,5 mètres de l'observatoire national de Kitt Peak dans le sud de l'Arizona, ETATS-UNIS, a fait ses premières observations. L'instrument financé par la NSF-NASA est conçu pour mesurer le mouvement des étoiles proches avec une précision extrême - environ trois fois meilleure que la génération précédente d'instruments de pointe - nous permettant de détecter, déterminer la masse de, et caractériser des exoplanètes aussi petites que la Terre.

Perché au sommet des terres de la nation Tohono O'odham dans le désert de l'Arizona-Sonoran, Le spectrographe de chasse aux exoplanètes NEID est maintenant sur la voie de la découverte d'exoplanètes de masse terrestre. Le nouvel instrument, un spectromètre de vitesse radiale d'extrême précision, recueille la lumière des étoiles sur le télescope WIYN de 3,5 mètres de l'observatoire national de Kitt Peak (KPNO), un programme du National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory (NSF's OIR Lab) de la NSF.

L'annonce de la première lumière a été faite lors d'une conférence de presse tenue aujourd'hui lors de la 235e réunion de l'American Astronomical Society.

Le NEID détecte les exoplanètes en mesurant l'effet subtil que ces planètes ont sur leurs étoiles mères. Les planètes tirent gravitationnellement sur l'étoile qu'elles orbitent, produisant une petite "oscillation" - un changement périodique de la vitesse de l'étoile. Cela se produit dans notre propre système solaire :Jupiter fait se déplacer le Soleil à environ 47 km/h (environ 29 miles par heure :plus vite que le sprinteur Usain Bolt !), alors que la Terre provoque un mouvement calme avec une vitesse de seulement 0,3 km/heure (environ 0,2 miles par heure). La taille de l'oscillation est proportionnelle à la masse d'une planète en orbite, ce qui signifie que les mesures NEID peuvent être utilisées pour déterminer les masses des exoplanètes. Les instruments actuels peuvent mesurer des vitesses aussi basses que 3,5 km/heure (un peu plus de 2 miles par heure :un rythme de marche lent), mais le NEID a été conçu pour détecter des vitesses encore plus faibles, révélant potentiellement des exoplanètes de la masse terrestre.

"Au cours de la dernière décennie, l'état de l'art a été d'environ 3,5 km/h, " explique Jason Wright, Scientifique du projet NEID à la Penn State University. « NEID devrait atteindre 1 km/h, repousser les limites vers une plus grande précision."

Déjà une impressionnante machine à chasser les exoplanètes, Le NEID devient encore plus puissant en partenariat avec les observatoires spatiaux, tels que le satellite d'étude des exoplanètes en transit.

« Lorsque nous combinons les futures observations du NEID avec les données des engins spatiaux, les choses vont vraiment devenir intéressantes, et nous pourrons apprendre de quoi sont faites les planètes, " poursuit Wright. " Nous connaîtrons la densité de la planète, ce qui est un indice pour comprendre la quantité d'atmosphère de la planète ; est-il gazeux comme Saturne, un géant de glace comme Neptune, rocheux comme la Terre, ou quelque chose entre les deux - une super-Terre ou une sous-Neptune ?"

Permettre au NEID d'effectuer ces mesures nécessite une précision extrême et un instrument tout aussi extrême. La lumière des étoiles collectée par le télescope WIYN est alimentée par une fibre optique jusqu'à une enceinte thermique spécialement conçue renfermant l'instrument NEID. Pour s'assurer que les mesures NEID restent stables pendant la durée de vie de cinq ans de l'instrument, ses optiques sont maintenues à une température fixe stable au millième de degré près.

Les premières observations lumineuses du NEID ont ciblé l'étoile 51 Pegasi, la première étoile semblable au soleil trouvée, en 1995, pour héberger une exoplanète. « First light est une étape importante dans le développement d'un instrument, " a déclaré Wright. "C'est la première vérification que le NEID mesure la lumière des étoiles comme prévu et qu'il est en passe d'être pleinement fonctionnel."

Les capacités du NEID sont particulièrement impressionnantes compte tenu de la rapidité avec laquelle l'instrument est passé de la planche à dessin à la première lumière. "Le temps de développement court de NEID est remarquable, " explique Jayadev Rajagopal du laboratoire OIR de NSF, le scientifique du télescope WIYN et chef des opérations. "L'équipe NEID a livré un instrument de nouvelle génération en seulement 3 ans et 9 mois."

Alors que le NEID est conçu pour étudier les exoplanètes, il doit faire face au mouvement à petite échelle du plasma tourbillonnant à la surface des étoiles qui crée des signaux pouvant masquer ou même imiter les signaux planétaires - un défi qui excite les astrophysiciens stellaires. La production scientifique du NEID sera encore augmentée en rendant l'instrument largement accessible aux astronomes, contrairement à d'autres spectromètres de vitesse radiale de précision.

"L'un des aspects uniques du NEID est qu'il est disponible pour être utilisé par tous les astronomes, conformément à la mission du laboratoire OIR de NSF, " explique Sarah Logsdon, le scientifique de l'instrument NEID au laboratoire OIR de la NSF. Avec un plus grand nombre d'astronomes utilisant le NEID pour tester un large éventail d'idées, l'équipe s'attend à ce que leur spectrographe s'avère être l'un des plus productifs sur le plan scientifique.

Suvrath Mahadevan, Le professeur d'astronomie et d'astrophysique à Penn State et chercheur principal du NEID précise :« Le projet NEID offre l'opportunité de travailler avec une équipe talentueuse et dynamique, former la prochaine génération d'expérimentateurs, et développer une machine de découverte que tous les astronomes peuvent appliquer à utiliser, quelle que soit la nationalité, institution ou rang.

Les exoplanètes découvertes avec le NEID aideront à identifier des cibles pour les observations de suivi avec des installations à venir telles que le télescope spatial James Webb de la NASA/ESA/CSA, qui pourra détecter et caractériser les atmosphères des exoplanètes en transit. Cela fait du NEID un élément important de la recherche en cours d'autres terres, et nous rapproche un peu plus de la détermination s'il y a vraiment des planètes semblables à la Terre ailleurs dans la Voie lactée.