ESPRESSO, (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations.

El buscador de planetas de nueva generación.
El espectrógrafo ESPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations, espectrógrafo echelle para exoplanetas rocosos y observaciones espectroscópicas estables) realizó con éxito sus primeras observaciones en noviembre de 2017. Instalado en el Very Large Telescope (VLT) de ESO en Chile, ESPRESSO buscará exoplanetas con una precisión sin precedentes al observar los cambios minúsculos en el propiedades de la luz proveniente de sus estrellas anfitrionas. Por primera vez, un instrumento podrá resumir la luz de los cuatro telescopios VLT y alcanzar la capacidad de recolección de luz de un telescopio de 16 metros. Esta imagen muestra la habitación donde los rayos de luz provenientes de los cuatro telescopios de la unidad VLT se juntan y alimentan en fibras, que a su vez envían la luz al espectrógrafo en otra habitación. Uno de los puntos donde la luz entra a la habitación aparece en la parte posterior de esta imagen. Crédito: ESO / P. Horálek

El espectrógrafo ESPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations, espectrógrafo echelle para exoplanetas rocosos y observaciones espectroscópicas estables) ha realizado con éxito sus primeras observaciones. Instalado en el VLT (Very Large Telescope) de ESO, en Chile, ESPRESSO detectará exoplanetas con una precisión sin precedentes buscando los minúsculos cambios en la luz de sus estrellas anfitrionas. Por primera vez, una máquina para cazar planetas será capaz de combinar la luz de los cuatro telescopios VLT.

ESPRESSO ha observado su primera luz en el VLT (Very Large Telescope) de ESO, en el Observatorio Paranal, en el norte de Chile [1]. Este nuevo espectrógrafo echelle [2], de tercera generación, es el sucesor del exitoso HARPS, instalado en el Observatorio La Silla de ESO. HARPS puede alcanzar una precisión de alrededor de un metro por segundo en las mediciones de velocidad, mientras que ESPRESSO tiene como objetivo lograr una precisión de unos pocos centímetros por segundo gracias a los avances en la tecnología y a que está instalado en un telescopio mucho más grande.

Esta impresión de imagen muestra datos específicos de la luz primera del instrumento ESPRESSO,
instalado en el VLT (Very Large Telescope) de ESO, en Chile. La luz de una estrella ha sido
dispersada en los colores que la componen. Esta visión ha sido coloreada para indicar cómo
cambian las longitudes de onda a través de la imagen, pero no son exactamente los colores que
apreciaríamos visualmente. Esta atención se muestra en línea y se puede acceder a los puntos
finales de una fuente de luz de calibración. Los huecos oscuros son fenómenos resultantes del modo
en que se toman los datos y no son reales. Crédito: equipo ESO / ESPRESSO
El científico que lidera ESPRESSO, Francesco Pepe (Universidad de Ginebra, Suiza), explica su importancia: “Este éxito es el resultado del trabajo de muchas personas durante 10 años. ESPRESSO no es sólo la evolución de nuestros anteriores instrumentos, como HARPS: su mayor resolución y su mayor precisión hacen que sea revolucionario. Y, a diferencia de los anteriores instrumentos, puede explotar toda la capacidad colectora de luz del VLT, ya que puede utilizarse con los cuatro telescopios unitarios del VLT al mismo tiempo para simular un telescopio de 16 metros. ESPRESSO será insuperable durante, al menos, una década. ¡Ahora estoy deseando descubrir nuestro primer planeta rocoso!”.

ESPRESSO puede detectar los pequeños cambios que se dan en los espectros de las estrellas cuando son orbitadas por un planeta. Este método de velocidad radial funciona porque la fuerza gravitatoria de un planeta influye en su estrella anfitriona, haciendo que se "tambalee" ligeramente. Cuanto menos masivo sea el planeta, menor será el bamboleo. Por eso, para detectar exoplanetas rocosos que puedan albergar vida, se necesita un instrumento con muy alta precisión. Con este método, ESPRESSO será capaz de detectar algunos de los planetas más ligeros jamás encontrados [3].

Las observaciones de prueba incluyeron observaciones de estrellas y sistemas planetarios conocidos. Al compararlas con datos de HARPS, se demostró que ESPRESSO puede obtener datos de calidad similar con mucho menos tiempo de exposición.

El científico del instrumento, Gaspare Lo Curto (ESO), está encantado: “Traer a ESPRESSO hasta aquí ha sido un gran logro, y hemos contado con la colaboración de un consorcio internacional y de muchos grupos diferentes de ESO: ingenieros, astrónomos y administración. No solo tuvieron que instalar el espectrógrafo en sí, sino también la compleja óptica que recoge la luz de los cuatro telescopios unitarios del VLT”.

El ecógrafo de Echelle para Rocky Exoplanet y observaciones espectroscópicas estables
 (ESPRESSO) realizó con éxito sus primeras observaciones en noviembre de 2017. Instalado en el
 Very Large Telescope (VLT) de ESO en Chile, ESPRESSO buscará exoplanetas con una precisión
 sin precedentes al observar los cambios minúsculos en el propiedades de la luz proveniente de sus
 estrellas anfitrionas. Por primera vez, un instrumento podrá resumir la luz de los cuatro telescopios
VLT y alcanzar la capacidad de recolección de luz de un telescopio de 16 metros. Esta imagen
muestra la estructura frontal donde los haces de luz provenientes de los cuatro telescopios de la
unidad VLT se juntan y alimentan a las fibras, que a su vez entregan la luz al espectrógrafo en otra
habitación. Crédito: Giorgio Calderone, INAF Trieste.
Aunque el objetivo principal de ESPRESSO es llevar la búsqueda de planetas al siguiente nivel, encontrando y caracterizando planetas menos masivos y sus atmósferas, también tiene muchas otras aplicaciones. Será la herramienta más potente del mundo para probar si las constantes físicas de la naturaleza han cambiado desde que el universo era joven. Algunas teorías de física fundamental han predicho estos pequeños cambios, pero nunca se han observado de manera convincente.

Cuando se ponga en funcionamiento el ELT (Extremely Large Telescope) de ESO, el instrumento HIRES, que actualmente está en fase de diseño conceptual, permitirá detectar y caracterizar exoplanetas incluso más pequeños, del tamaño de la Tierra, así como estudiar las atmósferas de esos exoplanetas con la búsqueda de señales de vida en planetas rocosos.

Notas
[1] ESPRESSO fue diseñado y construido por un consorcio formado por: el Observatorio Astronómico de la Universidad de Ginebra y la Universidad de Berna, Suiza; INAF-Observatorio Astronómico de Trieste e INAF-Observatorio Astronómico de Brera, Italia; Instituto de Astrofísica de Canarias, España; Instituto de Astrofísica y Ciencias del Espacio, Universidades de Oporto y Lisboa, Portugal; y ESO. Los investigadores principales son Francesco Pepe (Universidad de Ginebra, Suiza); Stefano Cristiani (INAF, Observatorio Astronómico de Trieste, Italia); Rafael Rebolo (IAC, Tenerife, España) y Nuno Santos (Instituto de Astrofísica y Ciencias del Espacio, Universidad de Oporto, Portugal).

[2] Red de difracción.
En óptica, una red de difracción es un componente óptico con un patrón regular, que divide (difracta) la luz en varios haces de luz que viajan en diferentes direcciones. Las direcciones de esos haces de luz dependen del espaciado de la red y de la longitud de onda de la luz incidente, de modo que la red actúa como un elemento dispersivo. Gracias a esto, las redes se utilizan habitualmente en monocromadores y espectrómetros.

Tipo Echelle.
La red de difracción Echelle (del francés, échelle, escalera) es un tipo de red de difracción que se caracteriza por presentar una densidad de líneas relativamente baja pero presenta mayor número de órdenes de difracción. Debido a esto, se obtiene una mayor eficiencia y menores efectos de polarización en rangos de longitudes de onda mayores. Las redes Echelle son usadas en espectrómetros e instrumentos similares como el HARPS y numerosos instrumentos astronómicos, más sobre echelle.

[3] El método de velocidad radial permite a los astrónomos medir la masa y la órbita del planeta. Combinado con otros métodos, como el método de tránsitos, se puede extraer más información, por ejemplo, el tamaño y la densidad de los exoplanetas. El instrumento NGTS (Next-Generation Transit Survey, sondeo de tránsitos de próxima generación), en el Observatorio Paranal de ESO, busca exoplanetas con esta técnica.

Información adicional.
European Southern Observatory.
ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con el respaldo de dieciséis países: Alemania, Austria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza, junto con el país anfitrión, Chile. ESO desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también desarrolla un importante papel al promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera en Chile tres instalaciones de observación únicas en el mundo: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio óptico más avanzado del mundo, y dos telescopios de rastreo. VISTA (siglas en inglés de Telescopio de Rastreo Óptico e Infrarrojo para Astronomía) trabaja en el infrarrojo y es el telescopio de rastreo más grande del mundo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo del VLT) es el telescopio más grande diseñado exclusivamente para rastrear el cielo en luz visible. ESO es el socio europeo de un revolucionario telescopio, ALMA, actualmente el mayor proyecto astronómico en funcionamiento del mundo. Además, cerca de Paranal, en Cerro Armazones, ESO está construyendo el ELT (Extremely Large Telescope), el telescopio óptico y de infrarrojo cercano de 39 metros que llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.

Publicado en ESO el 6 de diciembre del 2.017.