NEID分光計が太陽系外惑星探査への道を照らす

NASAが太陽系外惑星（太陽系を超えた惑星）を発見するための探求を拡大するにつれて、NASAはツールボックスも成長させます。夏の間、NEID（NOO-idと発音）と呼ばれる新しいツールが、最も近く、最もよく研​​究されている星である私たちの太陽に関する最初のデータバッチを配信しました。

NEID分光計は、新しい世界の位置を特定して特徴づけるのに役立ち、アリゾナ州のキットピーク国立天文台から空を観測します。 2021年6月に本格的に太陽系外惑星の探索を開始しました。しかし、NEIDは、夜の星から収集するのとほぼ同じ量のデータを、日中は太陽から収集します。これは、太陽系外惑星のホスト星で発生する変化の種類、これらのエイリアンの世界の検出と居住性に影響を与える可能性のある変化について、太陽が天文学者に最も詳細な調査を提供するためです。

メリーランド州グリーンベルトにあるNASAのゴダードスペースフライトセンターのチームは、NEIDの設計、開発、試運転をサポートしました。この機器は、視線速度を測定します。これは、惑星の引力によって引き起こされる星の動きの変化です。この動きは、星の光をわずかに変えます。視線速度は、天文学者にそのホスト星に対する惑星の質量の測定値を与えます。

「これらの惑星にとって本当に重要なのは、それらの質量を知ることです」と、NEID開発チームの機器科学者であるマイケルマクエルワインは言いました。 「サイズと質量がわかっている場合、それはこれらの太陽系外惑星に2つの基本的なパラメーターを提供します。」

現在、トランジット技術は、科学者が太陽系外惑星を発見し、それらの相対的なサイズを測定する主な方法です。科学者は、軌道を回る惑星が私たちの視点から星の顔を横切るときに発生する、近くの星の光の周期的な変化を探すことによって、太陽系外惑星を検出できます。

NASAのケプラー宇宙望遠鏡とトランジット系外惑星探査衛星（TESS）は、トランジット技術を使用してすでに数千の太陽系外惑星を識別しています。 NEIDは、TESSで発見された惑星の視線速度を測定することにより、TESSデータに基づいて構築されます。

これらのサイズと質量の測定値を一緒に使用して、惑星のかさ密度を決定できます。これにより、科学者は惑星の全体的な構成を把握できます。たとえば、特に密度の高い惑星は、岩のような組成を持つ可能性があります。科学者はその情報を使用して、NASAのジェイムズウェッブ宇宙望遠鏡による追加の研究に最適な惑星を決定します。

分光計はキットピークのWIYN3.5メートル望遠鏡で動作し、これまでにない約3倍の精度を達成できる新しいクラスの視線速度計器に属しています。望遠鏡は星を指し、その光を集め、光ファイバーを通してそれを分光器に送ります。分光器は、天文台の最下階にある特別に建てられた、熱的に隔離されたクリーンルームに収容されています。

「スペクトログラフは、最も基本的なレベルで、光をさまざまな色、つまり波長と呼ばれるものに分割します」と、NEIDの機器科学者であるSarahLogsdonは述べています。 「個々の原子と分子は非常に特定の波長で異なる発光または吸収を持っているので、それは私たちにとって本当に便利です。 NEIDを使用すると、惑星がその星を引っ張るときに、これらの吸収線と輝線が静止位置に対してどれだけシフトするかを測定できます。」そのシフトのサイズにより、天文学者はその星の質量に対する惑星の質量を決定することができます。

NEIDの観測に対する潜在的な課題の1つは、星自体が変化する可能性があることです。高温のプラズマが内部から泡立ち、冷却してフォールバックし、表面全体が地震振動で震えます。グローバルおよびローカル磁場は、より暗く、より涼しい恒星黒点および他の目に見える特徴を作成します。このすべての活動は、恒星の活動と太陽系外惑星の影響を区別することを困難にします。

ただし、太陽は恒星の活動をよりよく理解するためのベースラインとして機能します。 NEIDは、WIYN望遠鏡からの光に加えて、天文台の屋根に取り付けられた太陽望遠鏡からの光も受け取ります。時間の経過とともに、この太陽データは、科学者がより遠い星の観測で同様のイベントを特定するのに役立ちます。天文学者が恒星の活動の問題を研究するのを助けるために処理された後、太陽望遠鏡からのすべてのデータが公開されます。

「太陽は道を示しています」と、ペンシルベニア州立大学の天文学と天体物理学の教授であり、NEIDの主任研究員であるSuvrathMahadevanは述べています。 「何十年もの間、キットピークにある象徴的で現在は廃止されているマクマスピアス望遠鏡は、太陽を研究するための最高の施設でした。 NEIDは現在、太陽系外惑星の科学を太陽観測に、太陽を星に接続する橋であり、キットピークの歴史を現在と未来に接続する橋です。」

チームは2020年1月にNEIDの最初の光の観測を発表しました。NEIDは太陽系外惑星をホストすることがわかった最初の太陽のような星である51ペガスス座を観測しました。 NEIDは、ゲスト観察プログラムを通じて科学コミュニティで使用できるようになりました。