ESPRESSO ( Espectrógrafo Echelle para observaciones espectroscópicas estables y de exoplanetas rocosos ) [1] es un espectrógrafo Echelle de tercera generación, alimentado con fibra y de dispersión cruzada, montado en el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral . La unidad vio su primera luz el 25 de septiembre de 2016. [2] [3]
ESPRESSO es el sucesor de una línea de espectrómetros echelle que incluye CORAVEL, Elodie, Coralie y HARPS . Mide los cambios en el espectro de luz con gran sensibilidad y se está utilizando para buscar exoplanetas rocosos del tamaño de la Tierra mediante el método de la velocidad radial . Por ejemplo, la Tierra induce una variación de velocidad radial de 9 cm/ s en el Sol; este "bamboleo" gravitacional provoca pequeñas variaciones en el color de la luz solar, invisibles para el ojo humano pero detectables por el instrumento. [4] La luz del telescopio se alimenta al instrumento, ubicado en el Laboratorio Combinado-Coude del VLT, a 70 metros del telescopio, donde se puede combinar la luz de hasta cuatro telescopios del VLT. El investigador principal es Francesco Pepe.
ESPRESSO se basa en los cimientos establecidos por el instrumento HARPS ( High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher ) instalado en el telescopio de 3,6 metros del Observatorio La Silla de ESO . ESPRESSO se beneficia no sólo de la capacidad combinada de recolección de luz mucho mayor de las cuatro unidades de telescopio VLT de 8,2 metros, sino también de las mejoras en la estabilidad y precisión de calibración que ahora son posibles gracias a la tecnología de peine de frecuencia láser . El requisito es alcanzar los 10 cm/s, [6] pero el objetivo es obtener un nivel de precisión de unos pocos cm/s. Esto significaría un gran paso adelante con respecto a los espectrógrafos de velocidad radial actuales como el HARPS de ESO . El instrumento HARPS puede alcanzar una precisión de 97 cm/s (3,5 km/h), [7] con una precisión efectiva del orden de 30 cm/s, [8] lo que lo convierte en uno de los dos únicos espectrógrafos del mundo con tal precisión. [ cita necesaria ] El ESPRESSO superaría con creces esta capacidad, haciendo posible la detección de planetas del tamaño de la Tierra a partir de instrumentos terrestres. La puesta en servicio de ESPRESSO en el VLT comenzó a finales de 2017.
El instrumento es capaz de funcionar en modo 1-UT (usando uno de los telescopios) y en modo 4-UT. En el modo 4-UT, en el que los cuatro telescopios de 8 m están conectados de forma incoherente para formar un telescopio equivalente de 16 m, el espectrógrafo detecta objetos extremadamente débiles. [4] [9]
Por ejemplo, para estrellas tipo G2V :
Las estrellas candidatas más adecuadas para ESPRESSO son desde enanas G hasta enanas rojas , inactivas, no giratorias y silenciosas . Opera al máximo de su eficiencia para estrellas de tipo espectral hasta estrellas de tipo M4 .
Para la calibración, ESPRESSO utiliza un peine de frecuencia láser (LFC), con respaldo de dos lámparas Th Ar . Cuenta con tres modos instrumentales: singleHR, singleUHR y multiMR. En el modo singleHR, cualquiera de los cuatro UT puede suministrar ESPRESSO. [12]
Todo el trabajo de diseño se completó y finalizó en abril de 2013, y la fase de fabricación del proyecto comenzó a partir de entonces. [ 1] ESPRESSO fue probado el 3 de junio de 2016. [14] La primera luz de ESPRESSO se produjo el 25 de septiembre de 2016, durante la cual detectaron varios objetos, entre ellos la estrella 60 Sgr A. [2] [3] Después de ser enviado a Chile, instalado en el VLT, ESPRESSO vio su primera luz allí el 27 de noviembre de 2017, en modo 1-UT, observando la estrella Tau Ceti ; [15] [16] [17] la primera estrella observada en el modo 4-UT fue el 3 de febrero de 2018. [18] [19] [20]
ESPRESSO se ha abierto a la comunidad astronómica en el modo 1-UT (se utiliza un solo telescopio) y produce datos científicos desde el 24 de octubre de 2018. En estrellas tranquilas ya ha demostrado una precisión de velocidad radial de 25 cm/s en un noche completa. Sin embargo, ha habido algunos problemas, por ejemplo, en la eficiencia de recolección de luz, que fue alrededor de un 30% menor de lo esperado y requerido. Por lo tanto, se debían realizar algunos ajustes en el instrumento, incluido el reemplazo de las piezas que causaban el problema de eficiencia y la posterior repetición de pruebas, antes de que el modo 4-UT completo estuviera abierto a la comunidad científica en abril de 2019. [21] [ necesita actualización ] Se descubrió un problema en los controladores de dispositivos de carga acoplada ESPRESSO , hardware de imágenes digitales, donde un problema de no linealidad diferencial ha reducido la resolución obtenible más severamente de lo que se temía anteriormente. El equipo detector de ESO que determinó el origen del problema está [actualizar]trabajando actualmente, a partir de junio de 2019, en una nueva versión del hardware asociado para remediar este revés, que se espera sea temporal. [22]
El 29 de agosto de 2019, el ESPRESSO ETC se actualizó para reflejar la ganancia en transmisión después de la misión técnica de julio. Esta afluencia de ganancia fue, en promedio, ≈50% en los modos UHR y HR y ≈40% en MR. [23]
A partir del 6 de abril de 2020, el detector rojo de velocidad radial ha alcanzado, al menos durante muy poco tiempo, la precisión de ≈10 cm/s, mientras que el detector azul hasta ahora solo ha logrado ≈60 cm/s. [24] Debido a la cobertura espectral limitada y la falta de confiabilidad, el peine de frecuencia láser (LFC) actualmente no está integrado en el telescopio y, por ahora, la calibración completa de la longitud de onda tendrá que depender de las dos lámparas ThAr de respaldo, con las mediciones de velocidad radial resultantes. valores limitados por el ruido de los fotones, la fluctuación estelar y, por lo tanto, menos precisos de lo esperado. [25] El operador de ESPRESSO y los equipos detectores están trabajando para caracterizar y corregir el problema, y se espera que se lleve a cabo una misión específica durante 2020. [24]
El 24 de mayo de 2020, un equipo liderado por A. Suárez Mascareño confirmó la existencia de Próxima b y también descubrió que tiene 1,17 veces la masa de la Tierra, es más pequeño que la estimación anterior de 1,3 veces y se encuentra en la zona habitable de su estrella, que orbita en 11,2 días. ESPRESSO logró una precisión de 26 centímetros por segundo (cm/s) o aproximadamente tres veces más precisa que la obtenida con HARPS . También encontraron en los datos una segunda señal que podría ser de origen planetario con una semiamplitud de sólo 40 cm/s y un período de 5,15 días. [26] [27]
El 28 de agosto de 2020 se anunció que en las próximas semanas se planea reanudar operaciones científicas mínimas en el Observatorio Paranal, luego de una suspensión de 5 meses debido a la pandemia de COVID-19 . [28] [29]
A partir del 11 de junio de 2021, todavía hay un problema continuo con el detector de criostato azul causado por inestabilidades de temperatura y ha habido un problema de comunicación entre el corrector de dispersión atmosférica y el resto del instrumento; estos problemas actualmente están reduciendo la resolución de detección. alcanzable con el instrumento. [30]
Está programada una intervención importante del instrumento entre el 1 y el 16 de mayo de 2022, y el instrumento estará fuera de funcionamiento entre el 1 de mayo y aproximadamente el 23 de mayo. Después de la intervención, se observó una mejora en el rendimiento general del instrumento y en la estabilidad de la velocidad radial. Se espera que se produzcan especialmente en el detector azul. [31]
Como resultado de la intervención del instrumento, la estabilidad del criostato azul ha mejorado dramáticamente. Sin embargo, debido a un cambio en las posiciones de dispersión cruzada y dirección de dispersión (tanto en la dirección x como en la dirección y) de los detectores criostáticos rojo y azul inducido por la intervención del instrumento, combinar datos de diferentes píxeles para producir una imagen enfocada se ha vuelto problemático en el modo MR4x2 y el nuevo modo HR4x2. Este problema debería solucionarse en la nueva versión del pipeline, es decir, en una próxima actualización de software. [32]
Los principales objetivos científicos de ESPRESSO son: [33] [34]
ESPRESSO está siendo desarrollado por un consorcio formado por el Observatorio Europeo Austral (ESO) y siete institutos científicos:
La primera observación fue para la estrella Tau Ceti.
Se realizó utilizando el UT1 del VLT, las observaciones realizadas en los cuatro telescopios unidos se harán más adelante.
... la primera luz de ESPRESSO con los cuatro Telescopios Unitarios VLT de 8.2 metros (modo 4UT) tuvo lugar el sábado 3 de febrero de 2018... la estrella observada por ESPRESSO con el modo 4UT fue la llamada estrella Pepe
ESPRESSO se abrió a la comunidad astronómica y finalmente comenzó a operar el 24 de octubre de 2018.
Recientemente se identificó un problema con los controladores CCD ESPRESSO.
También está disponible un peine de frecuencia láser (LFC) que debería haber reemplazado tanto la lámpara ThAr como el Fabry-Pérot (Pasquini& Hubin 2018; Frank et al. 2018; Huke et al. 2018), pero, debido a la falta de fiabilidad y cobertura espectral limitada, actualmente no está integrado en el esquema operativo... Esta situación podría comprometer la capacidad de ESPRESSO de garantizar la repetibilidad RV en el nivel de 10 cm s
−1
durante años.
Medios relacionados con ESPRESSO en Wikimedia Commons