Nordic Optical Telescope (NOT), som Danmark og DTU er med i, ligger smukt placeret i 2.400 meters højde på øen La Palma, som er en af de kanariske øer. (Foto: Diana Juncher/NOT)

DTU og NASA skal lede efter nye planeter fra De Kanariske Øer

onsdag 21 aug 19

Kontakt

Lars A. Buchhave
Professor
DTU Space
45 25 96 64

Carlsbergfondet styrker planet-jagt

Med støtten fra Carlsbergfondet til opgraderingen af det nordiske observatorium NOT på De Kanariske Øer kommer astronomerne i Danmark endnu tættere på de fascinerende exoplaneter.

Blandt andet fordi opgraderingen indebærer, at der nu samarbejdes direkte med NASA og MIT (Massachusetts Institute of Technology), som har købt observationstid på teleskopet. Og fordi data herfra kobles sammen med data fra NASA's store TESS-mission i rummet, som DTU Space er med i.

Jagten på exoplaneter

I løbet af de seneste par årtier er man gået fra at antage, at exoplaneter eksisterer til at kunne konstatere, at der er tusindvis af dem i vores galakse. Hidtil  er over 4.000 er identificeret. De opdages ofte ved hjælp af en kombination af teleskoper i rummet og på Jorden.

 

I 2017 etablerede DTU Space en exoplanet-forskningsgruppe, som ledes af professor Lars A. Buchhave. Gruppen er i dag globalt anerkendt for sin indsats.

 

En del af arbejdet handler om at karakterisere planeterne; finde ud af hvor store de er, hvad de består af og hvordan deres atmosfærer ser ud m.m. Nogle af dem er jordlignende i størrelse, nærhed til deres stjerne og rotationstid - og det gør dem ekstra spændende at undersøge.

Eksperter fra DTU Space har her i sommer været på arbejde på De Kanariske Øer. Her har de opgraderet det nordiske teleskop på øen La Palma, så det nu er toptunet til at lede efter exoplaneter.

Eksperter fra DTU Space har henover sommeren opgraderet NOT - Nordic Optical Telescope - et jordbaseret teleskop, som står i 2.400 meters højde på La Palma på De Kanariske Øer. Dermed bliver det 30 år gamle teleskop endnu bedre til at identificere exoplaneter, som er planeter, der kredser om andre stjerner end solen.

Forbedringerne af en spektrograf på NOT øger præcisionen af udstyret. Det indebærer, at NASA og MIT nu har købt observationstid på teleskopet på La Palma i samarbejde med exoplanet-gruppen på DTU Space. Desuden skal data fra NOT supplere NASA’s rummission TESS, der også leder efter exoplaneter.

”Det ville koste 30-40 millioner kroner at bygge en ny spektrograf. De forbedringer, vi gennemfører, koster kun 2 millioner. Så det er en effektiv måde at opdatere teleskopet på,” siger professor på DTU Space, Lars A. Buchhave, der står bag gennemførelsen af projektet, der er finansieret med midler fra Carlsbergfondet.

”Og det er en stor anerkendelse af kvaliteten af dette arbejde, at NASA og MIT nu har lavet en aftale om at købe observationstid på teleskopet, hvilket er lidt af en sjældenhed.”

Henter lys fra stjerner med lyslederkabel

Teleskopet fungerer i grove træk ved, at det opsamler lys fra fjerne stjerner og via et lyslederkabel sender det videre ind i en spektrograf, som omfatter en såkaldt grating, som er en glaskonstruktion, der bryder lyset. I spektrografen opdeles lyset i forskellige bølgelængde-områder, som forskerne så analyserer for at lede efter signaturer fra exoplaneter.

De forskellige bølgelængder af lys udsendt fra fjerne stjerner indeholder information om den exoplanet, der eventuelt kredser omkring den. Så ved at analysere lyset kan der blandt andet opnås viden om exoplanetens masse og atmosfære.

Via TESS identificeres exoplaneter fra rummet, og deres størrelse fastsættes. Ved hjælp af opfølgende data fra en række jordbaserede teleskoper, altså blandt andet NOT, fastsættes massen af exoplaneterne. Ud fra denne viden om masse og radius kan planetens gennemsnitlige tæthed beregnes, og dermed fås et første bud på, hvad planeten er lavet af.

Man også undersøge en exoplanets atmosfære og blandt andet få indsigt i dens kemiske sammensætning og dermed sammenligne den med andre planeter.

Tre vigtige elementer forbedret

Et lille hold teknikere og forskere fra DTU Space har været på de kanariske øer for at udføre opgraderingen. Der er tale om store forbedringer af den spektrograf på NOT-teleskopet, der kaldes FIES.

"Det er en stor anerkendelse af kvaliteten af dette arbejde, at NASA og MIT nu har lavet en aftale om at købe observationstid på teleskopet"
Lars Buchhave, professor DTU Space

Opgraderingen af FIES omfatter tre vigtige områder: Dens grating er monteret i et nyt trykkammer. Desuden er der installeret nye optiske fibre. Derudover er der monteret en ny kalibreringskilde.

En af de væsentlige forbedringer har handlet om at gøre spektrografens grating mindre følsom over ændringer i det atmosfæriske tryk, som forstyrrer målingerne.

En unik løsning

Den udfordring har forskere og teknikere på DTU Space klaret ved at udvikle en unik løsning.

En exoplanets masse identificeres ved at måle små dopplerforskydninger af værtsstjernens lys, der opstår, fordi planeten ’trækker’ i stjernen, når den kredser omkring den. Disse målinger omsættes til radialhastigheder, der benyttes til at bestemme vægten af den masse, som påvirker stjernen. Dermed kan en exoplanet så at sige ’vejes’.

Men lignende forskydninger opstår i gratingen på spektrografen som følge af ændringer af atmosfæretrykket, der hvor teleskopet er placeret på Jorden. Denne påvirkning kan være 100 gange større end påvirkningen fra exoplaneten. Det gør det vanskeligt at foretage målinger med tilfredsstillende præcision.

Men Lars A. Buchhave og hans kolleger har beregnet, at man kan opnå en langt mindre påvirkning og dermed mere præcise målinger ved at isolere gratingen fra det atmosfæriske tryk udenom.

Det har de gjort ved at konstruere en tæt kasse af metal, som gratingen placeres i, hvorefter den fyldes med neongas, som forårsager langt mindre ændringer af brydningsindekset for det indkommende lys end atmosfærisk luft. Dermed sikres en bedre præcision af massebestemmelsen af exoplaneter.

”Nu krydser vi bare fingre for, at det fungerer efter hensigten, og gratingen sammen med de øvrige forbedringer gør jagten på exoplaneter endnu mere spændende,” siger Lars Buchhave.

"Og det ser indtil videre ud til at være tilfældet."

En udfordrende ingeniøropgave er løst og sikrer mere effektiv jagt på exoplaneter

Det er ingeniør Niels Christian Jessen (t.h. på billedet herunder) og ingeniørassistent Michael H. Avngaard (t.v.) fra DTU Space, der har forestået arbejdet med at opgradere væsentlige dele af teleskopet på La Palma, så det fremover bedre kan bruges til at lede efter exoplaneter.

De har forbedret spektrografen, der deler det indkommende lys fra stjerner i forskellige bølgelængder. Blandt andet har de bygget en særlig metalkasse (billedet) og en ramme, som gratingen (en særlig glaskonstruktion) nu er monteret i inde i trykkammeret/metalkassen, som er fyldt med neongas. 

Gratingen til spektografen er på plads i den nye kasse på NOT. Opgaven blev udført af ingeniør Niels Christian Jessen (t.h.) og tekniker Michael Avngaard (t.v.) fra DTU Space. (Foto: Joonas Viuho/NOT)

 

Selve montagen var en udfordrende opgave. Afmonteringen og flytningen af gratingen til den nye metalkasse var et af de mest kritiske punkter under arbejdet. Opgaven krævede stor forsigtighed og et særligt værktøj (billedet), da gratingen/glaskonstruktionen ikke måtte berøres under operationen. 

Flytningen af gratingen til den nye kasse var et af de mest kritiske punkter under arbejdet.  Opgaven blev udført af ingeniør Niels Christian Jessen (t.v.) og tekniker Michael Avngaard fra DTU Space. (Foto: Joonas Viuho/NOT)

(Fotos: Joonas Viuho/NOT)

Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.