ЭСПРЕССО - ESPRESSO

Концепция спектрографа ESPRESSO на предварительном рассмотрении проекта.
Оптический дизайн спектрографа ESPRESSO на предварительном рассмотрении проекта.
ESPRESSO успешно провел свои первые наблюдения в ноябре 2017 года.

ЭСПРЕССО (Спектрограф Эшеля для наблюдений за скалистой экзопланетой и стабильной спектроскопии)[1] это третье поколение, волокно, кросс-дисперсный, эшелле-спектрограф установлен на Европейская южная обсерватория с Очень большой телескоп (VLT). Агрегат увидел свое первый свет 25 сентября 2016 г.[2][3]

ESPRESSO является преемником линейки спектрометров Echelle, в которую входят CORAVEL, Elodie, Coralie и HARPS. Он измеряет изменения в световой спектр с большой чувствительностью и используется для поиска размером с Землю скалистый экзопланеты через метод лучевых скоростей. Например, Земля вызывает изменение лучевой скорости на 9 см / см.s на Солнце; это гравитационное «колебание» вызывает незначительные изменения цвета солнечного света, невидимые для человеческого глаза, но обнаруживаемые прибором.[4] Свет телескопа подается на инструмент, расположенный в лаборатории VLT Combined-Coude в 70 метрах от телескопа, где можно комбинировать свет от четырех единичных телескопов VLT. Главный следователь - Франческо Пепе.

Чувствительность

Данные ESPRESSO First Light.[5]

ESPRESSO опирается на фундамент, заложенный Поиск планеты с высокой точностью радиальной скорости (HARPS) инструмент на 3,6-метровом телескопе в ESO Обсерватория Ла Силья. ESPRESSO извлекает выгоду не только из гораздо большей объединенной светосилы четырех 8,2-метровых телескопов VLT Unit, но и за счет улучшений стабильности и точности калибровки, которые теперь возможны благодаря технология гребенки частоты лазера. Требуется достичь 10 см / с,[6] но намеченная цель - получить уровень точности в несколько см / с. Это означало бы большой шаг вперед по сравнению с современными спектрографами лучевых скоростей, такими как ESO. HARPS. Инструмент HARPS может достигать точности 97 см / с (3,5 км / ч),[7] с эффективной точностью порядка 30 см / с,[8] что делает его одним из двух спектрографов в мире с такой точностью.[нужна цитата ] ESPRESSO значительно превзойдет эту способность, что сделает возможным обнаружение планет размером с Землю с помощью наземных инструментов. Ввод в эксплуатацию ESPRESSO на VLT начался в конце 2017 года.

Инструмент может работать в режиме 1-UT (с использованием одного из телескопов) и в режиме 4-UT. В режиме 4-UT, в котором все четыре 8-метровых телескопа соединены некогерентно, чтобы сформировать 16-метровый эквивалент телескопа, спектрограф обнаруживает очень слабые объекты.[4][9]

Например, для G2V тип звезд:

  • Каменистые планеты вокруг звезд величиной V ≈ 9 дюймов (в режиме 1-UT)
  • Планеты с массой Нептуна вокруг звезд столь же слабых, как V ≈ 12 (в режиме 4-UT)
  • Каменистые планеты размером с Землю вокруг звезд до V ≈ 9 (CODEX на E-ELT ) [10]

Лучшие кандидаты в звезды для ЭСПРЕССО - неактивные, неподвижные, тихие. G карлики к красные карлики. Он работает на пике своей эффективности для спектрального класса до Звезды типа М4.

Инструмент

Первый свет инструмента ESPRESSO со всеми четырьмя телескопами[11]

Для калибровки ESPRESSO использует лазер. частотная гребенка (LFC), с резервным копированием двух ЧтAr лампы. Он имеет три инструментальных режима: singleHR, singleUHR и multiMR. В режиме singleHR ESPRESSO может подаваться через любой из четырех UT.[12]

Статус

Инженерная визуализация инструмента ESPRESSO[13]

Все проектные работы были завершены и завершены к апрелю 2013 года, после чего начнется производственная фаза проекта.[1]ESPRESSO был протестирован 3 июня 2016 года.[14]ЭСПРЕССО первый свет произошел 25 сентября 2016 г., во время которого были замечены различные объекты, в том числе звезда 60 Sgr A.[2][3] После отправки в Чили, установленного на VLT, ESPRESSO увидел там свой первый свет 27 ноября 2017 года в режиме 1-UT, наблюдая за звездой. Тау Кита;[15][16][17] первая звезда, наблюдаемая в режиме 4-UT, была 3 февраля 2018 г.[18][19][20]

ESPRESSO был открыт для астрономического сообщества в режиме 1-UT (используется один единственный телескоп) и предоставляет научные данные с 24 октября 2018 года. На спокойных звездах он уже продемонстрировал точность определения лучевой скорости 25 см / с в течение полная ночь. Однако были некоторые проблемы, например, с эффективностью улавливания света, которая была примерно на 30% ниже ожидаемой и требуемой. Итак, некоторая тонкая настройка, включая замену деталей, вызывающих проблемы с эффективностью, и последующее повторное тестирование должны были быть выполнены на приборе до того, как полный режим 4-UT был открыт для научного сообщества в апреле 2019 года.[21][нуждается в обновлении ] Обнаружена проблема в ESPRESSO устройство с зарядовой связью контроллеры, оборудование для цифровой обработки изображений, где дифференциальная нелинейность Проблема уменьшила доступное разрешение более серьезно, чем предполагалось ранее. Команда детекторов ESO, которая определила источник проблемы, в настоящее время, по состоянию на июнь 2019 года, работа над новой версией соответствующего оборудования, чтобы исправить эту, надеюсь, временную неудачу.[22]

29 августа 2019 года ESPRESSO ETC был обновлен, чтобы отразить улучшение передачи после технической миссии в июле. Этот приток усиления составлял в среднем ≈50% в режимах UHR и HR и ≈40% в MR.[23]

По состоянию на 6 апреля 2020 года красный детектор лучевых скоростей, по крайней мере, на очень короткое время, достиг точности ≈10 см / с, в то время как синий детектор пока достиг только ≈60 см / с.[24] Из-за ограниченного спектрального охвата и недостаточной надежности лазерная частотная гребенка (LFC) в настоящее время не интегрирована в телескоп, и на данный момент для полной калибровки длины волны придется полагаться на две резервные лампы ThAr, а результирующие значения измерения лучевой скорости ограничены фотонами. шум, звездное дрожание и т.д. менее точны, чем ожидалось.[25] Команды операторов и детекторов ESPRESSO работают над описанием и устранением проблемы, и ожидается, что в 2020 году будет проведена специальная миссия.[24]

24 мая 2020 года руководитель группы А. Суарес Маскареньо подтвердил существование Проксима б они также обнаружили, что она в 1,17 раза больше массы Земли, что меньше, чем старая оценка в 1,3 раза, и находится в обитаемой зоне своей звезды, вокруг которой она вращается за 11,2 дня. ESPRESSO достиг точности 30 сантиметров в секунду (см / с), что примерно в три раза выше, чем у HARPS. Они также обнаружили в данных второй сигнал, который мог иметь планетное происхождение. [26] [27]

28 августа 2020 года было объявлено, что в ближайшие недели планируется возобновить минимальные научные операции в обсерватории Паранал после 5-месячной приостановки из-за COVID-19 пандемия.[28][29]

Научные цели

Основными научными задачами ESPRESSO являются:[30][31]

  • Измерение высокоточных лучевых скоростей звезд солнечного типа для поиска скалистые планеты в жилая зона их звезды.
  • Измерение изменения физических констант
  • Анализ химического состава звезд в ближайших галактиках.

Консорциум

ESPRESSO разрабатывается консорциумом, состоящим из Европейская южная обсерватория (ESO) и семь научных институтов:

Характеристики ESPRESSO

ЭСПРЕССО
ТелескопVLT (8м)
ОбъемСкалистые планеты
Небо отверстие4 arcsec
р≈200.000
λ покрытие380 нм-686 нм[32]
λ точность5 РС
RV стабильность<10 см /s
Режим 4-VLT (D = 16 м) с RV = 1 м / с
Источник:[10][33][31]

Таблицы сравнения радиальных скоростей

Планета МассаРасстояние
Австралия		Радиальная скорость
(vрадиальный)		Заметка
Юпитер128.4 м /s
Юпитер512,7 м / с
Нептун0.14,8 м / с
Нептун11,5 м / с
Супер-Земля (5 млн)0.11,4 м / с
Альфа Центавра Bb (1,13 ± 0,09 M⊕)0.040,51 м / с(1[34])
Супер-Земля (5 млн)10,45 м / с
Земля0.090,30 м / с
Земля10,09 м / с
Источник: Лука Паскини, презентация Power-Point, 2009 г.[10] Заметки: (1) Самый точный vрадиальный измерения когда-либо записывались. ESO с HARPS спектрограф.[34][35]
Планеты[10]
ПланетаТип планеты
Большая полуось
(Австралия )		Орбитальный период
Радиальная скорость
(РС)		Обнаруживается:
51 Pegasi bГорячий Юпитер0.054.23 дней55.9[36]Спектрограф первого поколения
55 Cancri dГазовый гигант5.7714,29 года45.2[37]Спектрограф первого поколения
ЮпитерГазовый гигант5.2011,86 года12.4[38]Спектрограф первого поколения
Gliese 581cСупер-Земля0.0712.92 дней3.18[39]Спектрограф второго поколения
СатурнГазовый гигант9.5829,46 года2.75Спектрограф второго поколения
Проксима Центавра bОбитаемая планета (потенциально)0.0511.19 дней1.38[40]Спектрограф второго поколения
Альфа Центавра BbЗемная планета0.043.23 дней0.510[41]Спектрограф второго поколения
НептунЛедяной гигант30.10164,79 года0.281Спектрограф третьего поколения
ЗемляОбитаемая планета1.00365.26 дней0.089Спектрограф третьего поколения (вероятно)
ПлутонКарликовая планета39.26246,04 года0.00003Не обнаруживается

Звезды типа МК с планетами в обитаемой зоне

Звездная масса
(M☉ )		Планетная масса
(M⊕ )		Lum.
(L0)		ТипRHAB
(Австралия )		RV
(см / с)		Период
(дней)
0.101.08×10−4M80.0281686
0.211.07.9×10−3M50.0896521
0.471.06.3×10−2M00.252667
0.651.01.6×10−1K50.4018115
0.782.04.0×10−1K00.6325209
Источник:[42][43]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б «ЭСО - Эспрессо». Получено 2012-10-24.
  2. ^ а б http://www.eso.org/public/usa/announcements/ann16073/ ESPRESSO видит свет в конце туннеля
  3. ^ а б http://www.media.inaf.it/2016/10/17/prima-luce-espresso-coude-lab/ ESPRESSO vede la luce in fondo al «tunnel»
  4. ^ а б «ЭСПРЕССО - В поисках иных миров». Centro de Astrofísica da Universidade do Porto. 2010-10-16. Архивировано из оригинал на 2010-10-17. Получено 2010-10-16.
  5. ^ «Первый свет для ESPRESSO - нового поколения охотников за планетами». www.eso.org. Получено 7 декабря 2017.
  6. ^ Pepe, F .; Molaro, P .; Cristiani, S .; Реболо, Р .; Santos, N.C .; Dekker, H .; Mégevand, D .; Зерби, Ф. М .; Cabral, A .; и другие. (Январь 2014). «ЭСПРЕССО: следующий европейский охотник за экзопланетами». Astronomische Nachrichten. 335 (1): 8–20. arXiv:1401.5918. Bibcode:2014arXiv1401.5918P. Дои:10.1002 / asna.201312004. S2CID  55957013.
  7. ^ «32 планеты обнаружены за пределами Солнечной системы». CNN. 19 октября 2009 г.. Получено 4 мая 2010.
  8. ^ «ЭСПРЕССО - В поисках иных миров». Centro de Astrofísica da Universidade do Porto. 16 декабря 2009 г. Архивировано с оригинал 17 октября 2010 г.. Получено 16 октября 2010.
  9. ^ Пепе, Франческо А; Кристиани, Стефано; Реболо Лопес, Рафаэль; Сантос, Нуно С; и другие. (Июль 2010 г.). «ESPRESSO: спектрограф Echelle для скалистых экзопланет и стабильных спектроскопических наблюдений» (PDF). Наземные и бортовые приборы для астрономии III. 7735. Американский институт физики. п. 77350F. Bibcode:2010SPIE.7735E..0FP. Дои:10.1117/12.857122. Получено 2013-03-12.
  10. ^ а б c d «ESPRESSO и CODEX - новое поколение охотников за планетами на колесах в ESO». Китайская Академия Наук. 2010-10-16. Архивировано из оригинал 4 июля 2011 г.. Получено 2010-10-16.
  11. ^ "VLT ESO впервые работает как 16-метровый телескоп - инструмент ESPRESSO достигает первого света с помощью всех четырех телескопов Unit". www.eso.org. Получено 13 февраля 2018.
  12. ^ https://arxiv.org/abs/1401.5918 ЭСПРЕССО: следующий европейский охотник за экзопланетами
  13. ^ «ESO присуждает контракты на поставку камер для New Planet Finder». Объявление ESO. Получено 8 августа 2013.
  14. ^ https://obswww.unige.ch/wordpress/espresso/2016/06/04/espresso-first-laboratory-light/
  15. ^ http://www.eso.org/public/unitedkingdom/announcements/ann17053/ ESPRESSO Planet Hunter возглавляет Чили
  16. ^ https://phys.org/news/2017-12-espressothe-planet-hunter.html
  17. ^ Вонарбург, Барбара (07.12.2017). «Первый свет ЭСПРЕССО». NCCR PlanetS. Национальный центр компетенций в исследованиях PlanetS. Получено 2018-11-07. Первое наблюдение было за звездой Тау Кита. Это было сделано с помощью UT1 VLT, наблюдения на четырех объединенных телескопах будут сделаны позже.
  18. ^ https://www.eso.org/public/unitedkingdom/news/eso1806/ VLT ESO впервые работает как 16-метровый телескоп
  19. ^ Братски, Пьер (14.02.2018). «ЭСПРЕССО: впервые с 4 UT VLT». NCCR PlanetS. Национальный центр компетенций в исследованиях PlanetS. Получено 2018-11-07. ... первый свет ESPRESSO с четырьмя 8,2-метровыми телескопами VLT (режим 4UT) произошел в субботу, 3 февраля 2018 года ... звездой, наблюдаемой ESPRESSO в режиме 4UT, была так называемая звезда Пепе
  20. ^ Echelle SPectrograph для каменистых экзопланет и стабильных спектроскопических наблюдений, ESO
  21. ^ Барбара, Вонарбург (28 ноября 2018 г.). «Тонкая настройка эспрессо». NCCR PlanetS. Национальный центр компетенций в исследованиях PlanetS. Получено 2018-12-28. ESPRESSO был открыт для астрономического сообщества и, наконец, начал свою работу 24 октября 2018 года.
  22. ^ "Новости и пресс-релизы ESPRESSO". Европейская южная обсерватория. 2019-06-05. Получено 2019-06-21. Недавно была обнаружена проблема с контроллерами ESPRESSO CCD.
  23. ^ "ESO - Новости". www.eso.org. Получено 2019-11-12.
  24. ^ а б "ESO - Новости". www.eso.org. Получено 2020-04-11.
  25. ^ Pepe, F .; и другие. (2020-04-17). «ESPRESSO @ VLT - Высочайшее качество и первые результаты». arXiv:2010.00316v1 [Astro-ph.IM ]. Также доступна лазерная частотная гребенка (LFC), которая должна была заменить как лампу ThAr, так и лампу Fabry-Pérot (Pasquini & Hubin 2018; Frank et al. 2018; Huke et al. 2018), но из-за недостаточной надежности и ограниченного спектрального охвата, он в настоящее время не интегрирован в рабочую схему ... Эта ситуация может поставить под угрозу способность ESPRESSO гарантировать повторяемость RV на 10 см с−1 уровень с годами.
  26. ^ Суарес Маскареньо, А .; Faria, J. P .; Figueira, P .; Lovis, C .; Damasso, M .; Гонсалес Эрнандес, Х. И .; Реболо, Р .; Cristiano, S .; Pepe, F .; Santos, N.C .; Zapatero Osorio, M. R .; Адибекян, В .; Hojjatpanah, S .; Sozzetti, A .; Мургас, Ф .; Abreo, M .; Affolter, M .; Alibert, Y .; Аливерти, М .; Allart, R .; Альенде Прието, К .; Alves, D .; Amate, M .; Avila, G .; Бальдини, В .; Банди, Т .; Barros, S. C. C .; Bianco, A .; Benz, W .; и другие. (2020). «Возвращение к Проксиме с ESPRESSO». Астрономия и астрофизика. 639: A77. arXiv:2005.12114. Дои:10.1051/0004-6361/202037745. S2CID  218869742.
  27. ^ https://www.aanda.org/component/article?access=doi&doi=10.1051/0004-6361/202037745 Возвращение к Проксиме с ESPRESSO
  28. ^ «Минимальные научные операции будут возобновлены на Паранале, АПЕКС и Ла Силья». www.eso.org. Получено 2020-09-07.
  29. ^ «ann20010 - Объявление о мерах по борьбе с коронавирусом COVID-19 в ESO». Получено 2020-09-07.
  30. ^ ЭСПРЕССО - Проект VLT. По состоянию на 12 октября 2017 г.
  31. ^ а б Базовая спецификация ESPRESSO. Европейская южная обсерватория (ESO). Доступ: 12 октября 2017 г.
  32. ^ ЭСПРЕССО. ESO.
  33. ^ Пепе, Ф; Molaro, P; Cristiani, S; Реболо, Р; и другие. (2014). «ЭСПРЕССО: следующий европейский охотник за экзопланетами». arXiv:1401.5918v1 [Astro-ph.IM ].
  34. ^ а б «Планета найдена в ближайшей к Земле звездной системе». Европейская южная обсерватория. 16 октября 2012 г.. Получено 17 октября 2012.
  35. ^ Демори, Брис-Оливье; Эренрайх, Дэвид; Келоз, Дидье; Сигер, Сара; и другие. (25 марта 2015 г.). "Космический телескоп Хаббла поиск транзита экзопланеты земной массы Альфа Центавра Bb". Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. 450 (2): 2043–2051. arXiv:1503.07528. Bibcode:2015МНРАС.450.2043Д. Дои:10.1093 / мнрас / stv673. S2CID  119162954.
  36. ^ "51 Peg b". Exoplanets Data Explorer.
  37. ^ "55 Cnc d". Exoplanets Data Explorer.
  38. ^ Эндл, Майкл. «Метод Доплера, или определение радиальной скорости планет» (.ppt ). Техасский университет в Остине. Получено 6 октября 2020.(версия в формате pdf)
  39. ^ "GJ 581 c". Exoplanets Data Explorer.
  40. ^ «Проксима Цен б». Энциклопедия внесолнечных планет.
  41. ^ "альфа Cen B b". Exoplanets Data Explorer.
  42. ^ «Лазерная гребенка в ближнем ИК-диапазоне для высокоточной доплеровской съемки планет». Китайская Академия Наук. 2010-10-16. Получено 2010-10-16.[мертвая ссылка ]
  43. ^ Остерман, S; Diddams, S; Quinlan, F; Балли, Дж; Ge, Дж; Ycas, G (2010). «Лазерная гребенка ближнего инфракрасного диапазона для высокоточной доплеровской съемки планет». Сеть конференций EPJ. 16: 02002. arXiv:1003.0136. Bibcode:2011EPJWC..1602002O. Дои:10.1051 / epjconf / 20111602002. S2CID  52026520.

внешние ссылки