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寻找系外行星的新天文仪器

更新时间:2020-09-12 15:59点击:

  NEID(发音为“流体”)位于昆兰山脉的最高点,俯瞰索诺兰沙漠,它横跨亚利桑那州南部,最近在基特峰国家天文台收集了第一批观测结果,天文学家通常称之为“第一光”。 。

寻找系外行星的新天文仪器

  NEID安装在3.5米的威斯康星-印第安纳州-耶鲁-NOAO(WIYN)望远镜上,可以高精度地测量附近恒星运动的变化。这种最先进的仪器以Tohono O'odham的名字命名,意思是“要看”,现在正在寻找系外行星,它们是绕太阳系外的恒星运行的,并且能够探测到,比以往任何时候都更准确地测量和表征新行星。

  天文学家可以找到新系外行星的一种方法是使用“摆动”方法。轨道上的两个物体(例如地球和太阳)围绕一个共同的质心运动。天文学家可以在恒星运动时寻找其速度的周期性变化,以此来判断恒星是否有绕其运行的行星。

  构建NEID所面临的主要挑战是,其精度要比同类同类任何现有仪器高出好几倍,涉及到精炼和优化其众多组件。为此,天文学家卡伦·布雷克(Cullen Blake)与宾州州立大学的研究人员合作,并向NASA和美国国家科学基金会提交了设计和建造NEID的建议。

  当行星(较小的圆)绕恒星(较大的圆)旋转时,恒星本身也将绕组合系统的质心(红色加号)绕小轨道运动。图片来源:宾夕法尼亚大学

  作为NEID的仪器科学家之一,布雷克说,他们面临的重大测试之一是制造一种具有非常精细的温度控制水平的仪器。NEID内的光学设备(一个大约相当于汽车大小的大型金属容器)需要保持在300开尔文(约80 F或26 C)的恒定温度下并稳定在千分之一度之内。布莱克解释说:“如果仪器内部的温度发生变化,它将像您正在寻找的信号一样伪装。”“你必须真正控制它。”

  在获得最大的市售电荷耦合器件(一种记录远处恒星光的数字探测器)之后,宾州布雷克实验室的研究人员,包括前博士后李丹,山姆·哈弗森和博士。学生Mark Giovinazzi设计并建造了可容纳探测器的支架,以实现最佳温度控制。在辛格中心的Quattrone纳米制造设施中组装完设备并使用洁净室设施进行安装后,研究人员进行了为期一年的测试,以确保探测器性能达到规格要求,然后再将其送到州立大学并将探测器组装为NEID。然后将其带到基特天文台进行安装。


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