L’observatoire atteint la « première lumière » à l’aide du nouveau viseur planétaire

Un nouvel instrument de chasse aux planètes à l’observatoire WM Keck a atteint la « première lumière », car il capture ses premières données du ciel et marque un chapitre passionnant dans la recherche de planètes de la taille de la Terre autour d’autres étoiles, qui sont extrêmement difficiles à détecter en raison de leur petite taille. Travaillant sur le télescope Keck I à Maunakea, Hawaii, le Keck Planet Finder (KPF) est le spectrophotomètre haute résolution le plus avancé au monde pour les longueurs d’onde visibles.

« L’émergence de KPF représente un pas en avant énorme et passionnant dans notre capacité à avancer dans la quête pour trouver des planètes habitables semblables à la Terre autour d’autres étoiles », a déclaré l’administrateur Hilton Lewis de l’observatoire Keck. « Nous attendons le KPF depuis près d’une décennie, et nous sommes ravis de pouvoir faire passer notre programme de découverte d’exoplanètes déjà très réussi au niveau supérieur. »

« Voir les premiers spectrographes astronomiques du KPF a été une expérience émouvante », a déclaré Andrew Howard, chercheur principal du KPF et professeur d’astronomie à Caltech. « Je suis ravi d’utiliser l’outil pour étudier la grande diversité des exoplanètes et de percer les mystères de la façon dont elles se sont formées et ont évolué jusqu’à leur état actuel. »

Hier soir, mercredi 9 novembre, l’équipe de KPF a réussi à capturer les premiers spectres de Jupiter avec un instrument de nouvelle génération, suivis d’un spectre de la première étoile de KPF, 51 Pegasi, qui héberge 51 Pegasi b – la première planète en orbite une étoile semblable au Soleil découverte par la méthode Doppler. Il est maintenant prêt à commencer à observer des mondes lointains avec une grande précision pour tenter de répondre à l’une des questions les plus pressantes de l’astronomie : Sommes-nous seuls ?

« Avant le récent boom des découvertes d’exoplanètes au cours des deux dernières décennies, nous ne savions pas vraiment quelles autres planètes se trouvaient là-bas. Nous ne savions pas s’il s’agissait de notre système solaire ou de notre Terre commune », a déclaré Sherry Yeh, scientifique adjointe en instrumentation. . pour KPF à l’observatoire de Keck. « Nous sommes la première génération qui comprendra vraiment les autres planètes dans le voisinage de la galaxie. »

Environ une étoile semblable au Soleil sur cinq a une planète de la taille de la Terre dans la zone habitable où les températures atmosphériques sont favorables à l’eau liquide – le précurseur le plus important de la vie telle que nous la connaissons.

En utilisant la technologie Doppler – une mesure mise au point à l’observatoire de Keck – il examinera le KPF et mesurera les exoplanètes par le comportement de leurs étoiles hôtes. Lorsqu’une planète orbite autour d’une étoile, elle exerce une force gravitationnelle Ce qui fait « vibrer » l’étoile. KPF recherchera cette oscillation stellaire, que les astronomes pourront ensuite mesurer pour déduire la masse et la densité de la planète attirant l’étoile.

Plus la masse de la planète est faible, plus le volume est grand osciller Depuis l’étoile, le plus difficile est d’attraper la lumière des étoiles qui va et vient. KPF est conçu pour relever ce défi. Une fois pleinement alimenté, il sera capable de détecter les étoiles qui se déplacent d’avant en arrière à une vitesse de seulement 30 cm/sec. Pour mettre la puissance de KPF en perspective, son prédécesseur, l’actuel instrument de chasse aux planètes de l’Observatoire Keck appelé High Resolution Echelle Spectrometer (HIRES), détecte des mouvements stellaires de 200 cm/sec.

« Les défis liés à la réalisation de telles mesures auraient été considérés comme insolubles il y a seulement quelques décennies », a déclaré Josh Wallunder, scientifique des instruments KPF à l’observatoire Keck. « KPF est le résultat d’une quantité étonnante d’ingéniosité humaine qui a été appliquée pour résoudre des problèmes et surmonter les obstacles à notre compréhension de l’univers qui nous entoure. »

Ce qui distingue cet état parmi l’art spectromètre En dehors de cela, il est fabriqué à partir d’un type inhabituel d’hybride vitrocéramique appelé Zerodur – le même matériau utilisé pour fabriquer les célèbres clips de miroir primaire à l’observatoire de Keck. Fabriqué par Schott AG, le Zerodur conserve sa forme quelles que soient les fluctuations de température. Cette stabilité thermique est essentielle pour KPF car tout mouvement dans l’instrument peut entraîner de faux signaux qui ressemblent à des décalages Doppler des étoiles. En minimisant les mouvements thermiques, KPF peut détecter et caractériser les exoplanètes avec une efficacité inégalée.

« Il s’agit du premier spectrophotomètre à intégrer Zerodur dans sa conception », a déclaré Howard. « Le matériau, qui se présente sous forme de dalles géantes, est très cassant et difficile à travailler, mais c’est ce qui rend KPF si sensible aux plus petites. planètes. « 

Créé en 2014, le KPF est spécialement conçu pour l’observatoire Keck en tant que complément essentiel aux télescopes de chasse aux planètes existants de la NASA, notamment Kepler, TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) et Nancy Grace Roman Space Telescope, qui a sondé des milliers de planètes extérieures A la recherche de mondes comme le nôtre. Les candidats les plus probables seront étudiés de plus près à l’aide de télescopes au sol tels que l’observatoire de Keck, qui peuvent collecter des images et des spectres détaillés pour mieux comprendre les biosignatures de l’atmosphère – des indicateurs clés de la température et du type de gaz présents.

Les scientifiques et les ingénieurs ont passé les derniers mois à installer et à calibrer le nouveau spectromètre à l’installation de Maunaquia de l’observatoire Keck. Auparavant, les composants KPF étaient assemblés à l’Université de Californie, au Space Science Laboratory de Berkeley et au California Institute of Technology.

« Pour moi, KPF représente l’un des meilleurs traits de l’humanité : l’humble désir de voir et d’apprendre sur l’univers qui nous entoure et donc une meilleure compréhension de l’endroit où nous vivons », a déclaré Walawender.

KPF sera à la disposition de la communauté scientifique pour la recherche sur les exoplanètes à partir du printemps 2023.