De Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations (ESPRESSO) heeft met goed gevolg zijn eerste waarnemingen gedaan. Geïnstalleerd op de Very Large Telescope (VLT) van ESO in Chili, zal ESPRESSO met ongekende precisie naar exoplaneten zoeken door naar de minuscule veranderingen in het licht van hun moedersterren te kijken. Voor de eerste keer ooit kan een instrument het licht van alle vier de VLT-telescopen bij elkaar optellen en daarmee het licht-opvangende vermogen van een 16-meter telescoop evenaren.
ESPRESSO heeft via de Very Large Telescope van de ESO-sterrenwacht op Paranal, in het noorden van Chili, zijn eerste licht opgevangen [1]. Deze nieuwe echellespectrograaf van de derde generatie is de opvolger van het enorm succesvolle HARPS-instrument van de ESO-sterrenwacht op La Silla. HARPS kan snelheden meten met een nauwkeurigheid van ongeveer één meter per seconde, terwijl ESPRESSO, dankzij technologische verbeteringen en zijn installatie op een veel grotere telescoop, een nauwkeurigheid van slechts enkele centimeters per seconde tracht te bereiken. De hoofdwetenschapper voor ESPRESSO, Francesco Pepe van de Universiteit van Genève in Zwitserland, legt het belang van dit instrument uit: ‘Dit succes is het resultaat van het werk van veel mensen over een periode van meer dan 10 jaar. ESPRESSO is niet zomaar een geëvolueerde versie van onze vorige instrumenten zoals HARPS: zijn hogere resolutie en hogere precisie zullen een omslag teweegbrengen.
In tegenstelling tot eerdere instrumenten kan hij het volledige licht-verzamelende vermogen van de VLT benutten: hij kan gelijktijdig met alle vier de VLT Unit-telescopen worden gebruikt om een 16-meter telescoop na te bootsen. ESPRESSO zal minstens tien jaar niet overtroffen worden... Ik popel gewoon om onze eerste rotsachtige planeet op te sporen!’ ESPRESSO kan de piepkleine veranderingen detecteren in de spectra van sterren waar planeten omheen draaien. Deze radialesnelheidsmethode werkt omdat de zwaartekracht van een planeet de moederster beïnvloedt, waardoor deze enigszins ‘schommelt’. Hoe minder massa de planeet heeft, des te kleiner de schommeling. Voor de detectie van rotsachtige, en mogelijk leven voortbrengende, exoplaneten is dus een zeer nauwkeurig meetinstrument vereist. Langs deze weg zal ESPRESSO enkele van de lichtste planeten kunnen detecteren die ooit zijn opgespoord [2].
De testwaarnemingen bestonden uit waarnemingen van sterren en bekende planetenstelsels. Vergelijkingen met bestaande HARPS-gegevens hebben aangetoond dat ESPRESSO in aanzienlijk kortere tijd data van vergelijkbare kwaliteit kan vergaren. Instrumentwetenschapper Gaspare Lo Curto (ESO) is opgetogen: ‘De totstandkoming van ESPRESSO is een geweldige prestatie, met bijdragen van een internationaal consortium en van vele verschillende ESO-teams: technici, astronomen en ondersteunend personeel. Ze moesten niet alleen de spectrograaf zelf installeren, maar ook de zeer complexe optiek die het licht van de vier VLT Unit-telescopen samenbrengt.’
Hoewel het belangrijkste doel van ESPRESSO is om de planetenjacht naar een nieuw plan te tillen, en minder zware planeten en hun atmosferen te ontdekken en karakteriseren, kent het instrument ook allerlei andere toepassingen. Het zal het krachtigste hulpmiddel ter wereld zijn om te testen of de natuurkundige constanten sinds de begintijd van het heelal al dan niet zijn veranderd. Dergelijke kleine veranderingen worden door sommige natuurkundige theorieën voorspeld, maar zijn nooit overtuigend waargenomen. Wanneer de Extremely Large Telescope van ESO in bedrijf komt, zou het instrument HIRES, dat momenteel in de onderzoeksfase verkeert, nóg kleinere exoplaneten kunnen detecteren en karakteriseren, tot op afmetingen vergelijkbaar met de aarde. Ook kunnen met dit instrument de atmosferen van exoplaneten onderzocht worden en eventuele signaturen van leven worden gedetecteerd.
Noten
[1] ESPRESSO is ontworpen en gebouwd door een consortium bestaande uit: het Astronomisch Observatorium van de Universiteit van Genève en de Universiteit van Bern, Zwitserland; INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste en INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, Italië; Instituto de Astrofísica de Canarias, Spanje; Instituto de Astrofisica e Ciências do Espaço, Universiteiten van Porto en Lissabon, Portugal; en ESO. De hoofdonderzoekers zijn Francesco Pepe (Universiteit van Genève, Zwitserland), Stefano Cristiani (INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste, Italië), Rafael Rebolo (IAC, Tenerife, Spanje) en Nuno Santos (Instituto de Astrofisica e Ciências do Espaco, Universidade do Porto, Portugal).
[2] De radialesnelheidsmethode stelt astronomen in staat om de massa en de baan van de planeet te meten. In combinatie met andere methoden, zoals de transitmethode, kan meer informatie worden afgeleid, bijvoorbeeld de grootte en dichtheid van de exoplaneet. Bij de Next-Generation Transit Survey (NGTS) van de ESO-sterrenwacht op Paranal wordt op deze manier op exoplaneten gejaagd.
