NEID-spektrometern, ett nytt verktyg för att upptäcka planeter utanför vårt solsystem, har nu påbörjat sitt vetenskapliga uppdrag vid WIYN 3,5 m-teleskopet vid Kitt Peak National Observatory, Arizona.

"Vi är stolta över att NEID är tillgängligt för det världsomspännande astronomiska samfundet för upptäckt och karakterisering av exoplaneter, sa Jason Wright, professor i astronomi och astrofysik vid Penn State och NEID-projektforskare. "Jag kan inte vänta på att se resultaten vi och våra kollegor runt om i världen kommer att producera under de närmaste åren, från att upptäcka nya, steniga planeter, att mäta sammansättningen av exoplanetära atmosfärer, att mäta former och orienteringar av planetbanor, till karaktärisering av de fysiska processerna för dessa planeters värdstjärnor."

Det nyaste och ett av de mest exakta verktyg som någonsin byggts för att upptäcka exoplaneter, NEID kommer att upptäcka exoplaneter genom att mäta den minimala gravitationsdragningen av dessa planeter på deras värdstjärna.

"Vi har nått en spännande milstolpe för NEID, sa Sarah Logsdon, en vetenskapsman vid NSF:s NOIRLab och NEID instrumentforskare. "Efter en omfattande driftsättningsprocess, där NEID sattes igenom sina steg, NEID påbörjar sitt vetenskapsuppdrag, efter att ha visat att det verkligen är ett toppmodernt verktyg för att studera planeter utanför vårt solsystem."

Gravitationsdragningen av kretsande planeter inducerar en periodisk hastighetsförskjutning på värdstjärnan - en "wobble" som kan mätas med NEID. Jupiter inducerar till exempel en 13 meter per sekund vinkling på vår sol, men jorden inducerar en vingling på endast cirka 9 centimeter per sekund. NEID:s enkelmätprecision är redan bättre än 25 centimeter per sekund, gör att den kan upptäcka små vinglar med tillräcklig data.

"NEID representerar den senaste tekniken inom Dopplerspektroskopi detektering av radiell hastighet och karakterisering av exoplaneter, sa John Callas, NN-EXPLORE projektledare för NASA:s Exoplanet Exploration Program vid myndighetens Jet Propulsion Laboratory (JPL). "NEID kommer att tänja på de befintliga gränserna för att söka efter mindre exoplaneter, sondera bortom de utmaningar som har begränsat tidigare generationer av RV-spektrografer."

Byggd som en del av ett gemensamt NSF- och NASA-program, NEID:s uppdrag är att möjliggöra några av de högsta precisionsmätningarna som för närvarande är möjliga, samt att försöka kartlägga en väg till upptäckten av jordiska planeter runt andra stjärnor.

"NEID har nu klarat sin slutliga NASA-granskning, och är i full drift som ett vetenskapligt upptäcktsverktyg, sa Fred Hearty, forskningsprofessor vid Penn State och projektledare för NEID. "Det var en riktig fröjd att arbeta med detta talangfulla team, och ett privilegium att få vara en del av denna grupp av proffs."

Den sjudande konvektionen på ytan av stjärnor, gängade av osynliga linjer av magnetisk kraft och störd av ständigt föränderliga aktiva regioner och "stjärnfläckar" kan utgöra en betydande utmaning för NEID:s mätningar. Denna stjärnaktivitet är ett av de största hindren för att möjliggöra upptäckt av steniga planeter som vår egen. För mycket små signaler är det svårt att säga vilka som är planeter och vilka som bara är manifestationer av stjärnaktivitet. Dock, det finns en stjärna som vi vet svaret på, eftersom vi vet exakt hur många planeter som kretsar runt den – vår sol! Förutom att observera stjärnor under natten, NEID kommer också att titta på solen genom ett speciellt mindre solteleskop som teamet har utvecklat.

"Tack vare NEID-solteleskopet finansierat av Heising-Simons Foundation, NEID kommer inte att sitta sysslolös under dagen, sa Eric Ford, professor i astronomi och astrofysik och chef för Penn State's Center for Exoplanets and Habitable Worlds. "Istället, det kommer att utföra ett andra uppdrag, samla in en unik datauppsättning som kommer att förbättra förmågan hos maskininlärningsalgoritmer att känna igen signalerna från planeter med låg massa under natten."

Solteleskopet designades, och byggd av Andrea Lin, en Cecilia Payne-Gaposchkin Science Achievement Graduate Fellow i astronomi och astrofysik vid Penn State, med Andy Monson, NEID:s systemingenjör.

"Solteleskopet var ett roligt projekt att arbeta med, " sa Lin. "Jag ser fram emot att använda NEID för min doktorsavhandlingsforskning. Ett av mina planerade projekt med NEID är att leta efter planeter runt K-dvärgar. Dessa stjärnor passar otroligt bra med NEID:s kapacitet, och den radiella hastighetsmetoden i allmänhet, så jag hoppas kunna upptäcka några små – förhoppningsvis jordiska! – planeter runt närliggande K-stjärnor."

NEID:s solteleskop markerar återkomsten av solobservationer till Kitt Peak.

"Solen visar vägen, " sa Suvrath Mahadevan, professor i astronomi och astrofysik vid Penn State och huvudforskare av NEID. "Under decennier den ikoniska, och nu avvecklade McMath Pierce-teleskopet vid Kitt Peak var den främsta anläggningen för att studera solen. NEID är nu bron som förbinder exoplanetvetenskap med solobservationer, solen till stjärnorna, och en bro som förbinder Kitt Peaks historia med dess nutid och framtid."

Alla data från NEID:s observationer av solen släpps omedelbart offentligt för att göra det möjligt för forskare att börja ta itu med problemet med stjärnaktiviteten. NASA Exoplanet Science Institute (NExScI) vid Caltech / IPAC koordinerar databehandlingen och kommer att göra data tillgänglig genom NEID:s vetenskapliga arkiv.

"NEID har varit den otroliga historien om ett team som har levererat, på rekordtid på lite över fyra år som inkluderar sju månaders uppehåll för covid och sedan arbeta sig igenom höjden av denna pandemi, ett instrument som sätter en ny standard och kommer att producera banbrytande vetenskap, " sa WIYNs verkställande direktör, Jayadev Rajagopal.