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Centro de Astrofísica da Universidade do Porto

ESPRESSO: Um novo Espectrógrafo para o VLT

FCOMP-01-0124-FEDER-009291 & PTDC/CTE-AST/098604/2008

Investigador responsável
Nuno C. Santos

O projecto aqui apresentado tem como objectivo apoiar a participação nacional no projecto de um novo espectrógrafo de alta resolução e grande estabilidade para o "Very Large Telescope" (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO): o ESPRESSO. O projecto focar-se-à na nossa contribuição científica, bem como no desenho de um dos componentes instrumentais do ESPRESSO, o "Coudé Train" (CT). Este componente fará do VLT o primeiro telescópio no mundo com uma abertura equivalente de 16 metros.

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 detecção 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 actualmente 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 (como instituição que lidera um grupo que inclui ainda o SIM e o INETI/LAER - DOL), o Observatório de Genebra (Suíça), o Instituto de Astrofísica das Canárías (Espanha), e o Observatório de Trieste (Itália). O espectrógrafo foi baptizado ESPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations). O PI do presente projecto é 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. O objectivo 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 inovativo que vai optimtzar as capacidades do VLT. Em particular, deverá ser 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.

O projecto foi agora aceite pelo ESO para os estudos de fase A. Se não houver dificuldades de maior, o ESPRESSO estará montado no VLT em 2014.

A grande precisão das velocidades radiais que se podem medir com o ESPRESSO, combinadas com a grande área colectora, vai certamente permitir grandes descobertas em variadas áreas da Astrofisice (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 efectivamente alterar o nosso conhecimento actual nestas duas áreas de grande impacto.

A participação Portuguesa no consórcio do ESPRESSO é neste aspecto crucial. Por um lado, todos 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 (e.g. a câmara de infra-vermelho CAMCAO do VLT), 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 directamente dos 4 telescópios para o "Combined Coudé Room", onde o ESPRESSO estará montado.

O objectivo do projecto actual é dar à equipa nacional os meios necessários para avançar com as duas primeiras fases do projecto:

-> Definir os casos científicos que serão abordados com o tempo garantido que será dado ao consórcio em troca da construção do instrumento, e definição dos parãmetros instrumentais necessários para realizar a ciência pretendida.

-> Desenhar a componente óptica do Coudé Train (responsabilidade da equipa do INETI/LAER - DOL).

-> Desenhar a componente mecânica do Coudé train (responsabilidade da equipa do SIM).

Esta fase do projecto deverá estar terminada no final de 2011 com a "Final Design Review" (FOR), após a qual a construção deverá ter início.

A nossa participação neste projecto ajusta-se perfeitamente a uma das recomendações que foi feita pelo painel de avaliação do CAUP. No seu relatório recente foi dito que: " ... some funding be provided specifically to the enhancement of the qroup is contributions to instrumentation".

Instituições & Unidades de Investigação envolvidas no projecto:

- Centro de Astrofísica da Universidade do Porto (CAUP/UP)
- Fundação da Faculdade de Ciências (FFC/FC/UL)
- Laboratório de Sistemas, Instrumentação e Modelação em Ciências e Tecnologias da Terra e do Espaço (SIM)

Membros do projecto no CAUP:

- Carlos Martins
- Nuno Santos
- Manuel Monteiro
- Mário João Monteiro
- Pedro Figueira
- Sérgio Sousa

Instituição financiadora
Fundação para a Ciência e a Tecnologia

Início: 1 junho 2010
Fim: 31 dezembro 2012

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O Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço é (IA) é uma nova, mas muito aguardada, estrutura de investigação com uma dimensão nacional. Ele concretiza uma visão ousada, mas realizável para o desenvolvimento da Astronomia, Astrofísica e Ciências Espaciais em Portugal, aproveitando ao máximo e realizando plenamente o potencial criado pela participação nacional na Agência Espacial Europeia (ESA) e no Observatório Europeu do Sul (ESO). O IA é o resultado da fusão entre as duas unidades de investigação mais proeminentes no campo em Portugal: o Centro de Astrofísica da Universidade do Porto (CAUP) e o Centro de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Lisboa (CAAUL). Atualmente, engloba mais de dois terços de todos os investigadores ativos em Ciências Espaciais em Portugal, e é responsável por uma fração ainda maior da produtividade nacional em revistas internacionais ISI na área de Ciências Espaciais. Esta é a área científica com maior fator de impacto relativo (1,65 vezes acima da média internacional) e o campo com o maior número médio de citações por artigo para Portugal.

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