Um novo instrumento de caça ao planeta no Observatório W. M. Keck alcançou a “primeira luz”, capturando seus primeiros dados do céu e marcando um capítulo emocionante na busca por planetas do tamanho da Terra em torno de outras estrelas, que são extraordinariamente difíceis de detectar devido à sua tamanho pequeno. Operando no telescópio Keck I em Maunakea, na Ilha do Havaí, o Keck Planet Finder (KPF) é o espectrômetro de alta resolução mais avançado do mundo para comprimentos de onda visíveis.
“O advento do KPF marca um passo importante e emocionante em nossa capacidade de avançar na busca de encontrar planetas semelhantes à Terra habitáveis em torno de outras estrelas”, disse o diretor Hilton Lewis do Observatório Keck. “Estamos aguardando a chegada da KPF há quase uma década e estamos entusiasmados por poder levar nosso programa de descoberta de exoplanetas já muito bem-sucedido para o próximo nível”.
“Ver o primeiro espectro astronômico do KPF foi uma experiência emocionante”, disse Andrew Howard, pesquisador principal do KPF e professor de astronomia no Caltech. “Estou animado para usar o instrumento para estudar a grande diversidade de exoplanetas e desvendar os mistérios de como eles se formaram e evoluíram para seus estados atuais”.
Ontem à noite, na quarta-feira, 9 de novembro, a equipe do KPF capturou com sucesso um primeiro espectro de luz de Júpiter com o instrumento de próxima geração, seguido por um espectro da primeira estrela do KPF, 51 Pegasi, que hospeda 51 Pegasi b – o primeiro planeta orbitando uma estrela semelhante ao Sol que foi descoberta usando o método Doppler. Agora está pronto para começar a observar mundos distantes com grande precisão em um esforço para responder a uma das perguntas mais convincentes da astronomia: estamos sozinhos?
“Antes do recente boom da descoberta de exoplanetas nas últimas duas décadas, não sabíamos realmente que outros planetas existiam. Não sabíamos se nosso próprio sistema solar ou nossa própria Terra eram comuns”, disse Sherry Yeh, vice-cientista de instrumentos. para KPF no Observatório Keck. “Somos a primeira geração que realmente entenderá outros planetas em nossa vizinhança galáctica.”
Cerca de uma em cada cinco estrelas semelhantes ao Sol tem um planeta do tamanho da Terra na zona habitável, onde as temperaturas atmosféricas são propícias à água líquida – o precursor mais importante da vida como a conhecemos.
Usando a técnica Doppler – uma medida pioneira no Observatório Keck – a KPF examinará e medirá exoplanetas através do comportamento de suas estrelas hospedeiras. Quando um planeta orbita uma estrela, ele exerce uma força gravitacional que faz com que a estrela “oscile”. A KPF procurará essa oscilação estelar, que os astrônomos podem medir para inferir a massa e a densidade do planeta que está puxando a estrela.
Quanto menos massivo for o planeta, menor será a oscilação da estrela e mais desafiador será captar a luz estelar se movendo para lá e para cá. A KPF foi projetada para enfrentar esse desafio; uma vez totalmente comissionado, será capaz de detectar estrelas se movendo para frente e para trás a uma taxa de apenas 30 centímetros/segundo. Para colocar o poder do KPF em perspectiva, seu antecessor, o atual instrumento de caça ao planeta do Observatório Keck chamado High-Resolution Echelle Spectrometer (HIRES), detecta movimentos estelares de 200 centímetros/segundo.
“Os desafios de fazer medições como essa teriam sido vistos como insuperáveis apenas algumas décadas atrás”, disse Josh Walawender, cientista de instrumentos do KPF no Observatório Keck. “KPF é o resultado de uma quantidade surpreendente de engenhosidade humana que foi aplicada para resolver problemas e contornar obstáculos à nossa compreensão do universo ao nosso redor.”
O que diferencia este espectrômetro de última geração é que ele é feito de um tipo incomum de material híbrido vitrocerâmico chamado Zerodur – o mesmo material usado para fabricar os icônicos segmentos de espelho primário do Observatório Keck. Fabricado pela empresa Schott AG, o Zerodur mantém sua forma independentemente das flutuações de temperatura. Essa estabilidade térmica é fundamental para o KPF porque qualquer movimento no instrumento pode levar a sinais falsos que parecem ser desvios Doppler das estrelas. Ao reduzir os movimentos térmicos, o KPF pode detectar e caracterizar exoplanetas com eficiência incomparável.
“Este é o primeiro espectrômetro a integrar o Zerodur em seu design”, disse Howard. “O material, que vem em placas gigantes, é muito frágil e difícil de trabalhar, mas é o que torna o KPF tão sensível a planetas menores.”
Concebido em 2014, o KPF foi projetado especificamente para o Observatório Keck como um complemento crítico para os telescópios de caça a planetas existentes da NASA, incluindo Kepler, TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) e o Nancy Grace Roman Space Telescope, que pesquisa milhares de exoplanetas em busca de mundos. como o nosso. Os candidatos mais prováveis serão então estudados mais de perto usando telescópios terrestres como o Observatório Keck, que pode coletar imagens e espectros detalhados para entender melhor as bioassinaturas atmosféricas – principais indicadores de temperatura e que tipo de gases estão presentes.
Cientistas e engenheiros passaram os últimos meses instalando e calibrando o novo espectrógrafo nas instalações do Observatório Keck em Maunakea. Antes disso, os componentes do KPF foram montados no Laboratório de Ciências Espaciais da UC Berkeley e no Caltech.
“Para mim, KPF representa uma das melhores características da humanidade: o desejo humilde de ver e aprender sobre o universo que nos cerca e, assim, entender melhor o lugar onde vivemos”, disse Walawender.
A KPF estará disponível para a comunidade científica para pesquisa de exoplanetas a partir da primavera de 2023.
Publicado em 12/11/2022 18h33
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