Det är 20 år sedan den första av de fyra enhetsteleskop som består av ESO: s Very Large Telescope (VLT) såg första ljuset. Sedan år 2000 har alla fyra varit i drift. Ett av de ursprungliga målen med VLT var att få alla fyra 'omfattningsarbeten i kombination, och det har nu uppnåtts.
Instrumentet som kombinerar ljuset från alla fyra VLT-omfattningar kallas ESPRESSO, som står för Echelle SPectrograph för Rocky Exoplanet och Stable Spectroscopic Observations. ESPRESSO fångar upp ljuset från var och en av de 8,2 meter speglarna i de fyra enhetsteleskoperna i VLT. Denna kombination gör ESPRESSO till det största optiska teleskopet i världen.
Att kombinera kraften i VLT: s fyra enheter teleskop är en enorm milstolpe för ESO. Som ESPRESSO instrumentforskare vid ESO, Gaspare Lo Curto, säger, ”ESO har förverkligat en dröm som går tillbaka till den tid då VLT upptäcktes på 1980-talet: förena ljuset från alla fyra enhetsteleskop på Cerro Paranal i ett sammanhängande fokus att mata ett enda instrument! ” Spänningen är verklig, för ESPRESSO kommer tillsammans med dess andra vetenskapliga mål att vara ett oerhört kraftfullt planetjaktteleskop.
"ESO har förverkligat en dröm som går tillbaka till den tid då VLT upptäcktes på 1980-talet." - Gaspare Lo Curto, ESPRESSO instrumentforskare.
ESPRESSO använder ett system med speglar, linser och prismor för att överföra ljuset från var och en av de fyra VLT-omfattningarna till spektrografen. Detta åstadkoms med ett nätverk av tunnlar som integrerades i VLT när det byggdes. ESPRESSO har flexibiliteten att kombinera ljuset från alla fyra eller från något av teleskopen. Denna observationsflexibilitet var också ett originalt designmål för ESPRESSO.
De fyra enheter teleskop fungerar ofta tillsammans som VLT interferometer, men det är mycket annorlunda än ESPRESSO. VLT-interferometern tillåter astronomer att studera extrema detaljer i ljusa föremål, men den kombinerar inte ljuset från de fyra enhetsteleskoperna till ett instrument. ESPRESSO samlar ljuset från alla fyra 'omfattningar och delar upp det i sina komponentfärger. Detta möjliggör detaljerad analys av sammansättningen av avlägsna objekt.
ESPRESSO är ett mycket komplicerat instrument som förklarar varför det hittills har tagits att implementeras. Det fungerar med en princip som kallas ”inkoherent fokus.” I detta avseende betyder "inkoherent" att ljuset från alla fyra teleskop läggs samman, men fasinformationen ingår inte som den är med VLT-interferometern. Vad det här känns ner till är att även om VLT-interferometern och ESPRESSO båda använder ljuset från alla fyra VLT-teleskop, har ESPRESSO bara den rumsliga upplösningen i en enda 8,2 spegel. ESPRESSO, som namnet antyder, handlar om detaljerad spektrografisk analys. Och i det kommer det att utmärka sig.
"ESPRESSO som arbetar med alla fyra enhetsteleskop ger oss ett lockande försmak på vad nästa generation av teleskop, som ESO: s Extremely Large Telescope, kommer att erbjuda om några år." - ESO: s generaldirektör, Xavier Barcons
ESPRESSO är efterträdaren till HARPS, den höga noggrannhetens radialhastighet Planet Searcher, som hittills har varit vår bästa exoplanetjägare. HARPS är ett 3,6 meter teleskop som drivs av ESO, och även baserat på en Echelle-spektrograf. Men kraften hos ESPRESSO kommer att dvärga HARPS.
Det finns tre huvudsakliga vetenskapliga mål för ESPRESSO:
- Planetjakt
- Mäta variationen av de grundläggande fysiska konstanterna
- Analysera den kemiska sammansättningen av stjärnor i närliggande galaxer
ESPRESSO kommer att göra mycket exakta mätningar av radialhastigheterna för soltypstjärnor i andra solsystem. När en exoplanet kretsar runt sin stjärna, deltar den i en dans eller dragkamp med stjärnan, på samma sätt som planeter i vårt solsystem gör med vår sol. ESPRESSO kommer att kunna mäta mycket små "danser", vilket innebär att det kommer att kunna upptäcka mycket små planeter. Just nu är våra planetjaktinstrument inte lika känsliga som ESPRESSO, vilket innebär att våra exoplanets sökresultat är partiska mot större planeter. ESPRESSO bör upptäcka fler mindre planeter på jorden.
Det är här den ljuskombinerande kraften från ESPRESSO kommer att vara mest användbar. ESPRESSO kommer att användas för att observera extremt avlägsna och svaga kvasarer för att försöka mäta variationen i de grundläggande fysiska konstanterna i vårt universum. (Om det finns några variationer, det är.) Det är inte bara instrumentets ljuskombination som tillåter detta, utan också instrumentets extrema stabilitet.
Specifikt kommer ESPRESSO att försöka göra våra mest exakta mätningar ännu fin struktur konstant, och den proton till elektronmassförhållande. Astronomer vill veta om dessa har förändrats över tid. De kommer att använda ESPRESSO för att undersöka det forntida ljuset från dessa avlägsna kvasarer för att mäta alla förändringar.
ESPRESSO kommer att öppna upp nya möjligheter för mätning av stjärnor i närliggande galaxer. Det är hög effektivitet och hög upplösning gör att astronomer kan studera stjärnor utanför Vintergatan i enastående detalj. En bättre förståelse av stjärnor i andra galaxer är alltid en prioriterad punkt i astronomin.
Vi låter projektforskaren Paolo Molaro ha det sista ordet, för tillfället. ”Denna imponerande milstolpe är kulminationen på ett stort team av forskare och ingenjörer under många år. Det är underbart att se ESPRESSO arbeta med alla fyra enhetsteleskop och jag ser fram emot de spännande vetenskapliga resultaten som kommer. ”
