Veloce-Echelle-Spektrograf arbeitet mit geschlossenem Volumen und Druckkontrolle

Dr. James Gilbert:

"Veloce wurde in erster Linie entwickelt, um Sterne aufzuspüren, die aufgrund der Gravitationskraft eines oder mehrerer sie umkreisender Planeten 'wackeln'. Veloce basiert auf einer Technik namens Präzisions-Radialgeschwindigkeits-Spektroskopie - wir messen den Spektralgehalt des Sternenlichts und suchen nach winzigen Farbverschiebungen (Doppler-Verschiebungen), die durch die periodische Bewegung des Sterns verursacht werden.

Es ist absolut entscheidend, die Messfehler des Instruments zu kontrollieren, weil das Signal, nach dem wir suchen, so klein ist. Wir suchen nach Veränderungen von 1/1500 Pixeln auf unserem Bilddetektor, was einem physikalischen Abstand von etwa zehn Nanometern auf der Detektoroberfläche entspricht. Dies entspricht einer Messung der Radialgeschwindigkeit von etwa 1 m/s, d. h. wir können die Geschwindigkeit der Bewegung eines Sterns bis hinunter zum langsamen Schritttempo messen. Dies reicht aus, um Planeten aufzuspüren, die der Erde nicht allzu unähnlich sind und sich möglicherweise in der sogenannten "bewohnbaren Zone" des Wirtssterns befinden.

Veloce wurde in erster Linie entwickelt, um Sterne aufzuspüren, die aufgrund der Gravitationskraft eines oder mehrerer sie umkreisender Planeten "wackeln". Veloce basiert auf einer Technik namens Präzisions-Radialgeschwindigkeits-Spektroskopie - wir messen den Spektralgehalt des Sternenlichts und suchen nach winzigen Farbverschiebungen (Doppler-Verschiebungen), die durch die periodische Bewegung des Sterns verursacht werden.

Es ist absolut entscheidend, die Messfehler des Instruments zu kontrollieren, weil das Signal, nach dem wir suchen, so klein ist. Wir suchen nach Veränderungen von 1/1500 Pixeln auf unserem Bilddetektor, was einem physikalischen Abstand von etwa zehn Nanometern auf der Detektoroberfläche entspricht. Dies entspricht einer Messung der Radialgeschwindigkeit von etwa 1 m/s, d. h. wir können die Geschwindigkeit der Bewegung eines Sterns bis hinunter zum langsamen Schritttempo messen. Dies reicht aus, um Planeten aufzuspüren, die der Erde nicht allzu unähnlich sind und sich möglicherweise in der sogenannten "bewohnbaren Zone" des Wirtssterns befinden.

Wenn sich der Luftdruck im Instrument ändert, ändert sich auch der Brechungsindex an der Oberfläche der Optik, und unsere Signale werden vollständig übertönt. Wir beschlossen, das Instrument gegen atmosphärische Druckschwankungen abzuschirmen, indem wir es immer auf einem festen Überdruck hielten. Wir benötigten eine Stabilität von 5 mbar, mit einem Ziel von 1 mbar, in einem 1800-Liter-Volumen mit erheblichen Leckagen. Wir haben uns an Alicat gewandt, weil wir sowohl eine industrielle Zuverlässigkeit als auch eine wissenschaftliche Leistung benötigten. Alicat nahm die Herausforderung an und modifizierte eines ihrer Standardprodukte, um eine kostengünstige Lösung für unsere Anforderungen zu bieten. Das Gerät ist bereits seit mehreren Monaten in Betrieb, und der Innendruck hat sich nicht über 0,3 mbar von unserem Sollwert entfernt, was fabelhaft ist.

Veloce ist nun vollständig in Betrieb und hat bereits seine ersten Planetensysteme beobachtet. Zunächst schauen wir uns bekannte Kandidaten an, die vom NASA-Programm Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Veloce ist derzeit das beste Instrument der Welt für einige dieser Ziele und könnte das erste sein, das die Existenz von Planeten bestätigt und deren Masse genau misst, von denen wir bisher nicht wussten, dass sie existieren.