ESPRESSO: um novo espectrógrafo para o VLT (parte IV) - completando o coudé train (ESPRESSO-IV)

FCOMP-01-0124-FEDER-027493 & RECI/FIS-AST/0176/2012

Investigador responsável
Mário J. P. F. G. Monteiro

O projeto aqui apresentado é o quarto de um plano que tem como objetivo apoiar a participação nacional no projeto de um novo espectrógrafo de alta resolução e grande estabilidade para o 'Very Large Telescope' (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO): o ESPRESSO. Em particular, o projeto focar-se-à na nossa contribuição científica e na construção de componentes dos 'Coudé Train' (sob responsabilidade da equipa nacional).

A construção de diversos espectrógrafos de alta resolução ao longo dos últimos anos permitiu um desenvolvimento considerável de diversos domínios da Astrofísica. Áreas como a deteção de planetas extra-solares, o estudo de oscilações em estrelas de tipo solar, a descoberta de que as constantes fundamentais da física podem ter variado no passado, ou a análise de abundâncias químicas em estrelas distantes, obtiveram grandes avanços. Novas questões foram levantadas, e novas soluções são agora procuradas.

Motivado por estes estudos, uma nova geração de instrumentos e telescópios está agora a ser desenvolvida por diferentes equipas em todo o mundo. Estes incluem uma nova geração de Extremely Large Telescopes (ELTs). Em paralelo, um conjunto de instrumentos está a ser planeado para os telescópios atualmente existentes.

Neste contexto, o ESO abriu em Março de 2008 uma 'call-for-proposals' para construir um novo espectrógrafo de alta resolução e grande estabilidade, para instalar nos telescópios do VLT. Em resposta, foi criado um consórcio que inclui o Centro de Astrofísica da Universidade do Porto (instituição que lidera um grupo que inclui o SIM e o CAAUL, da FCUL), o Observatório de Genebra e Instituto de Física da Universidade de Berna (Suíça), o Instituto de Astrofísica das Canárias (Espanha), e os Observatórios de Triestre e Brera/INAF (Itália). O espectrógrafo foi batizado de ESPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations). Â equipa deste projeto inclui o PI nacional e um dos 4 Co-PIs do consórcio internacional do ESPRESSO.

O consórcio propôs ao ESO a construção de um espectrógrafo de alta eficiência, resolução e estabilidade para instalar no foco de Coudé do VLT (Pepe et al. 2010). O objetivo é combinar a grande eficiência de instrumentos como o UVES com a estabilidade de um espectrógrafo como o HARPS (http://www.eso.org/sci/facilities). O ESPRESSO será portanto um instrumento inovador que vai otimizar as capacidades do VLT. Em particular, será capaz de combinar a luz dos 4 telescópios de 8 metros do VLT, "criando" uma capacidade colectora de fotões equivalente à de um telescópio de 16 metros, vários anos antes dos primeiros ELTs estarem prontos.

Após a avaliação dos estudos preliminares (feitos em 2009 pelo consórcio), o projeto foi aceite para construção pelo ESO em Junho 2010. Após passar positivamente a "Preliminary Design Review" em Novembro de 2011, o desenho detalhado das várias componentes do instrumento está agora a ser feito. A encomenda/compra das diferentes componentes será iniciada em finais de 2012/início de 2013. Se não houver dificuldades de maior, o ESPRESSO estará montado no VLT em 2016.

A grande precisão das velocidades radiais que se podem medir com o ESPRESSO, combinadas com a grande área coletora, vai certamente permitir grandes descobertas em variadas áreas da Astrofísica (como as mencionadas em cima). Grande atenção deverá ser dada no entanto aos dois principais casos científicos do ESPRESSO: a descoberta de outras Terras, e a medição da variação das constantes fundamentais da Física. O ESPRESSO vai efetivamente alterar o nosso conhecimento atual nestas duas áreas de grande impacto.

A participação Portuguesa no consórcio do ESPRESSO é neste aspecto crucial. Por um lado, todas as áreas científicas mencionadas acima têm grande relevância no contexto da astronomia nacional. Isto aplica-se em particular a alguns elementos da nossa equipa, cujo trabalho nestas áreas é reconhecido internacionalmente. Mais ainda, e baseados na experiência bem sucedida na construção de outros instrumentos, no quadro do projecto ESPRESSO a nossa equipa é responsável pelo desenho e construção do "Coudé Train" do VLT. Esta componente vai trazer a luz diretamente dos 4 telescópios para o "Combined Coudé Room", onde o ESPRESSO será montado.

O objetivo do projeto atual é dar à equipa nacional os meios necessários para continuar a participação neste projeto, permitindo construir algumas das componentes de que é responsável: ótica e opto-mecânica dos "Coudé Train".

Um projeto já financiado pela FCT (em curso até Dez.2012) cobre neste momento as despesas relativas às primeiras fases do ESPRESSO (hardware NÃO incluído). Um outro projeto foi já financiado em 130 KEuro para cobrir parte dos custos de implementação de um "Coudé Train (início em 2013). Será também agora submetido um outro projeto (RECI/FIS-AST/0163/2012) para cobrir a construção de outras componentes instrumentais.

Instituições & Unidades de Investigação envolvidas no projecto:
- Centro de Astrofísica da Universidade do Porto (CAUP/UP)
- Fundação da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (FFC/FC/UL)
- Centro de Astronomia e Astrofísica (CAA/FC/UL)

Instituição financiadora
Fundação para a Ciência e a Tecnologia

Início: 1 outubro 2013
Fim: 30 junho 2015