ESPRESSO

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Concepto del espectrógrafo ESPRESSO en la Revisión de Diseño Preliminar.
Diseño de la óptica del espectrógrafo ESPRESSO en la Revisión de Diseño Preliminar.

ESPRESSO es un acrónimo para Espectrógrafo Echelle para Exoplanetas Rocosos y Observaciones Espectroscópicas Estables, (Echelle Spectrograph for Rocky Exoplanet- and Stable Spectroscopic Observations, en inglés) es un espectrógrafo echelle disperso cruzado, de nueva generación, de alta resolución, alimentado por fibra óptica (R = 140'000) para el rango de longitud de onda visible (350 nm - 720 nm), para el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral. Su característica principal es la estabilidad y la espectroscopia de precisión de velocidad radial.

La increíble precisión 'espectroscópica' de este instrumento proporcionará a la comunidad científicas con nuevas capacidades, que serán únicas en todo el mundo. Será capaz de empujar los límites de detección hasta planetas similares a la Tierra. Por ejemplo: La Tierra provoca una variación de velocidad radial de 9 cm/s en nuestro Sol.[1]

El requisito es llegar a 10 centímetros por segundo (cm/s), pero el objetivo está dirigido a obtener un nivel de precisión de unos pocos cm/s. La instalación y puesta en marcha de ESPRESSO en el VLT se prevé en el 2014.[1]

El instrumento es capaz de operar en el modo 1-UT y en el modo 4-UT. En el modo 4-UT, en la que todos los cuatro telescopios de 8 metros están conectados incoherentemente para formar un telescopio equivalente de 16 m el espectrógrafo llegará a objetos extremadamente débiles.[2][2][3]

Sensibilidad[editar]

Datos de ESPRESSO de su primera luz.[4]

Por ejemplo (para las estrellas del tipo G2V):

  • Planetas rocosos alrededor de estrellas tan débiles como V ~ 9 (en el modo UT 1)
  • Planetas de la masa de Neptuno alrededor de estrellas tan débiles como V ~ 12 (en el modo de UT 4)
  • Planetas similares a la Tierra alrededor de estrellas tan débiles como V ~ 9 (CODEX en el E-ELT) (2017)[5]

Estado[editar]

ESPRESSO realizó con éxito sus primeras observaciones en noviembre de 2017.
  • Calendario: Primera luz del telescopio: objetivo 2016
  • Aceptación Preliminar en Europa, octubre 2015
  • Revisión del Diseño Final, abril 2013
  • Revisión del Diseño Preliminar, noviembre de 2011
  • Reunión de lanzamiento, enero 2011
  • Fase A de la reunión de revisión de estudios, marzo de 2010

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. [6]​ ESPRESSO fue probado el 3 de junio de 2016.[7]​ 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.[8][9]​ 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;[10][11][12]​ la primera estrella observada en el 4 El modo -UT fue el 3 de febrero de 2018. [13][14][15]

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% menor de lo esperado y requerido. Por lo tanto, algunos ajustes, que incluyen el reemplazo de las partes que causan el problema de eficiencia y la posterior prueba, debían realizarse en el instrumento antes de que el modo completo de 4 UT estuviera abierto a la comunidad científica en abril de 2019.[16]​ 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 con mayor severidad de lo que se temía anteriormente. El equipo de detectores de ESO que determinó la fuente del problema está trabajando actualmente, a partir de junio de 2019, en una nueva versión del hardware asociado para remediar este revés, con suerte temporal. [17]

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 la RM. [18]

A partir del 6 de abril de 2020, el detector de velocidad radial rojo ha logrado, al menos por un tiempo muy corto, la precisión de ≈10 cm / s, mientras que el detector azul hasta ahora solo ha logrado ≈60 cm / s. Los equipos de operadores y detectores de ESPRESSO están trabajando para caracterizar y corregir el problema, y ​​se espera que se realice una misión dedicada durante 2020. [19]

El 24 de mayo de 2020, un equipo liderado por A. Suárez Mascareño confirmó la existencia de Próxima b, también descubrieron que es 1,17 veces la masa de la Tierra, más pequeña 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 30 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. [20][21]

Objetivos científicos[editar]

Los principales científicos para ESPRESSO son:

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

Estos casos científicos requieren de una espectrometría eficiente, de alta resolución, extremadamente estable y precisa.

Comparación entre ESPRESSO y CODEX[editar]

ESPRESSO CODEX
Telescopio VLT (8m) E-ELT (42m)
Alcance Planetas Rocosos Igual que la Tierra
Apertura del Cielo 1 arcsec 0.80 arcsec
R 150000 150000
λ Cobertura 350-730 nm 380-680 nm
λ Precisión 5 m/sec 1 m/sec
Estabilidad de RV < 10 cm/s < 2 cm/s
Modo de 4-VLT
(D=16m)
con RV=1m/sec

Ref:[5]

Velocidad radial tablas comparativas[editar]

Masa del
Planeta
Distancia
AU
Velocidad radial
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
Súper-Tierra (5 M⊕) 0,1 1,4 m/s
Súper-Tierra (5 M⊕) 1 0,45 m/s
Tierra 0,04109589 0,30 m/s
Tierra 1 9 cm/s

Ref:[22][23]

Para las estrellas del tipo MK con planetas en la zona habitable[editar]

Masa
Estelar
(M☉)
Planeta
Masa (M⊕)
Lum.
(L0)
Tipo RHAB.
(AU)
Velocidad
radial
(cm/s)
Período
(días)
0,10 1,0 8e-4 M8 0,028 168 6
0,21 1,0 7.9e-3 M5 0.089 65 21
0,47 1,0 6.3e-2 M0 0,25 26 67
0,65 1,0 1.6e-1 K5 0,40 18 115
0,78 2,0 4.0e-1 K0 0,63 25 209

Ref:[24]

Planetas[25]
Planeta Tipo de Planeta
Semieje mayor
(UA)
Período Orbital
Velocidad radial
(m/s)
Detectable por:
51 Pegasi b Júpiter caliente 0.05 4.23 días 55.9[26] Espectrógrafo de primera generación.
55 Cancri d Gas gigante 5.77 14.29 años 45.2[27] Espectrógrafo de primera generación.
Júpiter Gas gigante 5.20 11.86 años 12.4[28] Espectrógrafo de primera generación.
Gliese 581 c Super-Tierra 0.07 12.92 días 3.18[29] Espectrógrafo de segunda generación.
Saturno Gas gigante 9.58 29.46 años 2.75 Espectrógrafo de segunda generación.
Alpha Centauri Bb Planeta terrestre 0.04 3.23 días 0.510[30] 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. (probablemente)
Plutón Planeta enano 39.26 246.04 años 0.00003 No detectable.

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. a b «ESPRESSO - Searching for other Worlds». Centro de Astrofísica da Universidade do Porto. 16 de octubre de 2010. Archivado desde el original el 17 de octubre de 2010. Consultado el 16 de octubre de 2010. 
  2. a b «ESPRESSO: the Echelle spectrograph for rocky exoplanets and stable spectroscopic observations». American Institute of Physics. 07-2010. Consultado el 12 de marzo de 2013. 
  3. «ESPRESSO: the Echelle spectrograph for rocky exoplanets and stable spectroscopic observations». ESO. 07-2010. Consultado el 12 de marzo de 2013. 
  4. «First Light for ESPRESSO — the Next Generation Planet Hunter». www.eso.org. Consultado el 7 de diciembre de 2017. 
  5. a b «ESPRESSO and CODEX the next generation of RV planet hunters at ESO». Chinese Academy of Sciences. 16 de octubre de 2010. Archivado desde el original el 4 de julio de 2011. Consultado el 16 de octubre de 2010. 
  6. Error en la cita: Etiqueta <ref> no válida; no se ha definido el contenido de las referencias llamadas ESO_PAGE
  7. https://obswww.unige.ch/wordpress/espresso/2016/06/04/espresso-first-laboratory-light/
  8. Error en la cita: Etiqueta <ref> no válida; no se ha definido el contenido de las referencias llamadas media.inaf.it
  9. http://www.eso.org/public/usa/announcements/ann16073/ ESPRESSO Sees Light at the End of the Tunnel
  10. http://www.eso.org/public/unitedkingdom/announcements/ann17053/ ESPRESSO Planet Hunter Heads for Chile
  11. https://phys.org/news/2017-12-espressothe-planet-hunter.html
  12. Vonarburg, Barbara (7 de diciembre de 2017). «First light of ESPRESSO». NCCR PlanetS. National Centre of Competence in Research PlanetS. Consultado el 7 de noviembre de 2018. «The first observation was for the star Tau Ceti. It was done using the UT1 of the VLT, the observations made on the four united telescopes will be done later.» 
  13. https://www.eso.org/public/unitedkingdom/news/eso1806/ ESO’s VLT Working as 16-metre Telescope for First Time
  14. Bratschi, Pierre (14 de febrero de 2018). «ESPRESSO: first time with the 4 UTs of the VLT». NCCR PlanetS. National Centre of Competence in Research PlanetS. Consultado el 7 de noviembre de 2018. «... first light of ESPRESSO with the four VLT 8.2-meter Unit Telescopes (4UT mode) took place on Saturday February 3rd, 2018... star observed by ESPRESSO with the 4UT mode was the so-called Pepe star ». 
  15. Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations, ESO
  16. Barbara, Vonarburg (28 de noviembre de 2018). «Fine-tuning Espresso». NCCR PlanetS. National Centre of Competence in Research PlanetS. Consultado el 28 de diciembre de 2018. «ESPRESSO has been opened to the astronomical community and finally started operations on the 24th of October 2018.» 
  17. «ESPRESSO News and Press Releases». European Southern Observatory. 5 de junio de 2019. Consultado el 21 de junio de 2019. «An issue with the ESPRESSO CCD controllers has recently been identified.» 
  18. «ESO - News». www.eso.org. Consultado el 12 de noviembre de 2019. 
  19. «ESO - News». www.eso.org. Consultado el 11 de abril de 2020. 
  20. Suárez Mascareño, A.; Faria, J. P.; Figueira, P.; Lovis, C.; Damasso, M.; González Hernández, J. I.; Rebolo, R.; Cristiano, S. et ál. (2020). «Revisiting Proxima with ESPRESSO». arXiv:2005.12114  [astro-ph.EP]. 
  21. https://www.aanda.org/component/article?access=doi&doi=10.1051/0004-6361/202037745 Revisiting Proxima with ESPRESSO
  22. «ESPRESSO and CODEX the next generation of RV planet hunters at ESO». Academia China de las Ciencias. 16 de octubre de 2010. Archivado desde el original el 4 de julio de 2011. Consultado el 16 de octubre de 2010. 
  23. Demory, Brice-Olivier; Ehrenreich, David; Queloz, Didier; Seager, Sara; Gilliland, Ronald; Chaplin, William J.; Proffitt, Charles; Gillon, Michael et ál. (25 de marzo de 2015). «Hubble Space Telescope search for the transit of the Earth-mass exoplanet Alpha Centauri Bb». arXiv:1503.07528v1  [astro-ph.EP]. 
  24. «An NIR laser frequency comb for high precision Doppler planet surveys». Academia China de las Ciencias. 16 de octubre de 2010. Consultado el 16 de octubre de 2010.  (enlace roto disponible en Internet Archive; véase el historial, la primera versión y la última).
  25. «ESPRESSO and CODEX the next generation of RV planet hunters at ESO». Chinese Academy of Sciences. 16 de octubre de 2010. Archivado desde el original el 4 de julio de 2011. Consultado el 16 de octubre de 2010. 
  26. «51 Peg b». Exoplanets Data Explorer. 
  27. «55 Cnc d». Exoplanets Data Explorer. 
  28. Endl, Michael. «The Doppler Method, or Radial Velocity Detection of Planets». University of Texas at Austin. Consultado el 26 de octubre de 2012.  (enlace roto disponible en Internet Archive; véase el historial, la primera versión y la última).
  29. «GJ 581 c». Exoplanets Data Explorer. 
  30. «alpha Cen B b». Exoplanets Data Explorer.