CAFÉ EXPRÉS

ESPRESSO ( Echelle espectrógrafo para Rocky Exoplanet- y observaciones espectroscópicas estables ) [1] es una tercera generación, fibra alimentada , cruzada dispersa, echelle espectrógrafo montado en el European Southern Observatory 'S Very Large Telescope (VLT). La unidad vio su primera luz el 25 de septiembre de 2016. [2] [3]

Concepto de espectrógrafo ESPRESSO en la Revisión preliminar del diseño.
Diseño óptico del espectrógrafo ESPRESSO en la Revisión preliminar del diseño.
"> Archivo: ESPRESSO logra First Light.webmReproducir medios
ESPRESSO realizó con éxito sus primeras observaciones en noviembre de 2017.

ESPRESSO es el sucesor de una línea de espectrómetros echelle que incluyen CORAVEL, Elodie, Coralie y HARPS . Mide los cambios en el espectro de luz con gran sensibilidad y se utiliza para buscar exoplanetas rocosos del tamaño de la Tierra mediante el método de velocidad radial . Por ejemplo, la Tierra induce una variación de velocidad radial de 9 cm / s en el Sol; este "bamboleo" gravitacional provoca variaciones mínimas 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 VLT Combined-Coude a 70 metros del telescopio, donde se puede combinar la luz de hasta cuatro telescopios unitarios del VLT. El investigador principal es Francesco Pepe.

Datos de ESPRESSO First Light. [5]

ESPRESSO se basa en los cimientos establecidos por el instrumento HARPS ( High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher ) en el telescopio de 3,6 metros del Observatorio La Silla de ESO . ESPRESSO se beneficia no solo de la capacidad de recolección de luz combinada mucho mayor de las cuatro unidades telescópicas VLT de 8,2 metros, sino también de las mejoras en la estabilidad y precisión de calibración que ahora son posibles mediante la tecnología de peine de frecuencia láser . El requisito es alcanzar los 10 cm / s, [6] pero el objetivo perseguido 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 en todo el mundo con tal precisión. [ cita requerida ] El ESPRESSO excedería en gran medida 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 puede funcionar en modo 1-UT (utilizando 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 incoherentemente para formar un telescopio equivalente a 16 m, el espectrógrafo detecta objetos extremadamente débiles. [4] [9]

Por ejemplo, para estrellas de tipo G2V :

  • Planetas rocosos alrededor de estrellas tan débiles como V ≈ 9 pulg (en modo 1-UT)
  • Planetas de masa de Neptuno alrededor de estrellas tan débiles como V ≈ 12 (en modo 4-UT)
  • Planetas rocosos del tamaño de la Tierra alrededor de estrellas tan débiles como V ≈ 9 ( CODEX en el E-ELT ) [10]

Las estrellas candidatas más adecuadas para ESPRESSO son las enanas G no activas, no giratorias y silenciosas hasta las enanas rojas . Opera en el pico de su eficiencia para un tipo espectral hasta estrellas de tipo M4 .

Primera luz del instrumento ESPRESSO con los cuatro telescopios unitarios [11]

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 de HR simple, ESPRESSO puede ser alimentado por cualquiera de los cuatro UT. [12]

Interpretación de ingeniería del instrumento ESPRESSO [13]

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 se ensayó el 3 de junio de 2016. [14] ESPRESSO primera luz se produjo el 25 de septiembre de 2016, durante el cual vieron a diversos objetos, entre ellos la estrella 60 Sgr A . [2] [3] Luego 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 está produciendo datos científicos desde el 24 de octubre de 2018. En estrellas silenciosas ya ha demostrado una precisión de velocidad radial de 25 cm / s sobre un noche completa. Sin embargo, ha habido algunos problemas, por ejemplo, en la eficiencia de recolección de luz, que fue alrededor de un 30% más baja de lo esperado y requerido. Y así, algunos ajustes, incluyendo el reemplazo de las partes que causan el problema de eficiencia y volver a las pruebas posteriores, se hiciera en el instrumento antes de que el modo 4-UT completa fue 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 de detectores de ESO que determinó la fuente del problema es actualmente, en junio de 2019,trabajando en una nueva versión del hardware asociado para remediar este revés 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 de velocidad radial rojo ha logrado, al menos durante un tiempo muy corto, 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 Laser Frequency Comb (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 fotones, la fluctuación estelar y, por lo tanto, menos precisos de lo esperado. [25] Los equipos de detectores y operadores de ESPRESSO 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 Proxima b y también encontraron que es 1,17 veces la masa de la Tierra, más pequeña que la estimación anterior de 1,3 veces y está ubicada 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 una segunda señal en los datos que podría ser de origen planetario con una semi-amplitud de solo 40 cm / sy un período de 5,15 días. [26] [27]

El 28 de agosto de 2020, se anunció que en las próximas semanas se planea reanudar las operaciones científicas mínimas en el Observatorio Paranal, luego de una suspensión de 5 meses debido a la pandemia COVID-19 . [28] [29]

Los principales objetivos científicos de ESPRESSO son: [30] [31]

  • La medición de velocidades radiales de alta precisión de estrellas de tipo solar para la búsqueda de planetas rocosos en la zona habitable de su estrella.
  • La medida de la variación de las constantes físicas.
  • El análisis de la composición química de estrellas en galaxias cercanas.

ESPRESSO está siendo desarrollado por un consorcio formado por el Observatorio Europeo Austral (ESO) y siete institutos científicos:

  • Centro de Astrofísica de la Universidad de Porto (Portugal)
  • Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, CAAUL & LOLS (Portugal)
  • Observatorio Astronómico de Trieste (Italia)
  • Observatorio Astronómico de Brera (Italia)
  • Instituto de Astrofísica de Canarias (España)
  • Instituto de Física de la Universidad de Berna (Suiza)
  • Universidad de Ginebra (Suiza)
  • Instituto de Astrofísica y Ciencias del Espacio (Portugal)

CAFÉ EXPRÉS
Telescopio VLT (8 m)
Alcance Planetas rocosos
Apertura del cielo 4 segundos de arco
R 200.000 ≈
cobertura λ380 nm-686  nm [32]
precisión λ 5  m / s
Estabilidad de RV<10 cm / s
Modo 4-VLT (D = 16 m) con RV = 1 m / s
Fuente : [10] [33] [31]

Masa planetaria Distancia
AU 		Velocidad radial
( v radial )		Nota
Júpiter 1 28,4 m / s
Júpiter 5 12,7 m / s
Neptuno 0,1 4,8 m / s
Neptuno 1 1,5 m / s
Supertierra (5 M⊕)0,1 1,4 m / s
Supertierra (5 M⊕)1 0,45 m / s
tierra 0,09 0,30 m / s
tierra 1 0,09 m / s
Fuente : Luca Pasquini, presentación en power point, 2009 [10] Notas : (1) Las mediciones radiales v más precisas jamás registradas. ESO 's HARPS se utilizó el espectrógrafo. [34] [35]
Planetas [10]
Planeta Tipo de planeta
Eje semimayor
( AU )		Periodo orbital
Velocidad radial
(m / s)		Detectable por:
51 Pegasi b Júpiter caliente 0,05 4,23 días 55,9 [36]Espectrógrafo de primera generación
55 Cancri d Gas gigante 5.77 14,29 años 45,2 [37]Espectrógrafo de primera generación
Júpiter Gas gigante 5,20 11,86 años 12,4 [38]Espectrógrafo de primera generación
Gliese 581c Super-Tierra 0,07 12,92 días 3,18 [39]Espectrógrafo de segunda generación
Saturno Gas gigante 9.58 29,46 años 2,75 Espectrógrafo de segunda generación
Proxima Centauri b Planeta habitable (potencialmente) 0,05 11,19 días 1,38 [40]Espectrógrafo de segunda generación
Neptuno Gigante de hielo 30.10 164,79 años 0,281 Espectrógrafo de tercera generación
tierra Planeta habitable 1,00 365,26 días 0,089 Espectrógrafo de tercera generación (probable)
Plutón Planeta enano 39,26 246,04 años 0,00003 Indetectable

Estrellas tipo MK con planetas en la zona habitable

Masa estelar
( M ☉ )		Masa planetaria
( M ⊕ )		Lum.
(L 0 )		Tipo RHAB
( AU )		RV
(cm / s)		Periodo
(días)
0,10 1.0 8 × 10 - 4M8 0,028 168 6
0,21 1.0 7,9 × 10 - 3M5 0,089 sesenta y cinco 21
0,47 1.0 6,3 × 10 - 2M0 0,25 26 67
0,65 1.0 1,6 × 10 - 1K5 0,40 18 115
0,78 2.0 4.0 × 10 - 1K0 0,63 25 209
Fuente : [41] [42]

  • Espectrógrafo CODEX
  • Espectrógrafo CORALIE
  • Espectroscopia Doppler
  • Espectrógrafo ELODIE
  • Espectrógrafo EXPRES
  • Espectrógrafo HIRES
  • Lista de planetas extrasolares
  • Espectrógrafo SOPHIE échelle

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  • ESPRESSO en eso.org
  • ESPRESSO en unige.ch
  • Pepe, F .; Molaro, P .; Cristiani, S .; Rebolo, R .; Santos, Carolina del Norte; Dekker, H .; Mégevand, D .; Zerbi, FM; Cabral, A .; Di Marcantonio, P .; Abreu, M .; Affolter, M .; Aliverti, M .; Allende Prieto, C .; Amate, M .; Ávila, G .; Baldini, V .; Bristow, P .; Broeg, C .; Cirami, R .; Coelho, J .; Conconi, P .; Coretti, I .; Cupani, G .; D'Odorico, V .; De Caprio, V .; Delabre, B .; Dorn, R .; Figueira, P .; et al. (2014). "ESPRESSO: El próximo cazador de exoplanetas europeo". arXiv : 1401.5918 [ astro-ph.IM ].