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Testado pente de frequências laser do HARPS

Um passo em frente na descoberta de outras Terras

22 de Maio de 2015

O pente de frequências laser do HARPS está agora instalado no instrumento caçador de planetas, montado no telescópio de 3,6 metros do ESO, no Observatório de La Silla, Chile, tendo-se já terminado a primeira fase intensa de testes. O aumento na precisão trazido por esta nova instalação fará com que no futuro o HARPS seja capaz de detectar, pela primeira vez, planetas com a massa da Terra em órbitas semelhantes à da Terra em torno de outras estrelas.

Um pente de frequências laser pode ser utilizado como uma régua, com a qual podemos medir espectros de objetos astronómicos com uma precisão sem precedentes. Este processo permitirá detectar as minúsculas variações na velocidade estelar induzidas por um planeta do tipo terrestre que orbita a estrela. O objetivo é criar um tal sistema para o caçador de planetas HARPS, montado no telescópio de 3,6 metros do ESO, que está ao serviço da comunidade para observações nocturnas no Observatório de La Silla.

O sistema de pente laser foi completamente re-desenhado desde o seu teste experimental em 2012, dispondo agora de uma confiança aumentada, uma maior cobertura em comprimentos de onda (dos 460 aos 690 nanómetros) e cerca de 15 000 riscas por espectro.

A equipa de astrónomos brasileiros, espanhóis e do ESO viajou, juntamente com membros da equipa do MenloSystems GmbH e do Instituto Max Planck de Ótica Quântica, para o Chile, onde o sistema foi montado e testado de forma contínua durante dez dias [1]. O teste, que terminou a 18 de abril de 2015, tratou-se de um passo crucial na avaliação da precisão, confiança e exatidão do sistema. Uma análise aprofundada dos cerca de 3000 espectros obtidos está agora a decorrer.

Obteve-se uma precisão na medição das velocidades estelares melhor que 0,2 km/hora numa única exposição. Este valor é ainda melhor quando se combinam exposições subsequentes, atingindo valores melhores que 0,07 km/h [2]. Comparativamente, a amplitude da velocidade radial induzida no Sol pela Terra é 0,3 km/h, por isso o novo pente de frequências laser pode, em princípio, detectar pela primeira vez planetas do tipo terrestres que se encontrem em órbitas semelhantes à da Terra [3].

Uma segunda série de testes será executada de modo a estudar-se alguns pontos ainda por resolver e demonstrar que o pente de frequências laser está pronto a ser usado em operações de rotina por pessoas que não são especialistas na técnica.

O projeto do pente de frequências laser do HARPS é uma colaboração entre a Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Brasil, o Instituto de Astrofísica de Canarias, Espanha, e o ESO. O pente laser propriamente dito foi desenvolvido pela MenloSystems GmbH, Munique, Alemanha.

Este é o primeiro projeto instrumental do ESO levado a cabo em parceria com uma universidade brasileira.

Notas

[1] Foram testados dois pentes de frequências laser completamente independentes, operando em simultâneo e com diferentes espaçamentos de riscas, de modo a demonstrar a precisão do sistema no uso de uma fonte independente e a isolar efeitos sistemáticos relacionados com o pente. O segundo pente laser usado durante os testes foi emprestado à equipa pela Universitäts-Sternwarte München.

[2] Isto é equivalente a medir deslocamentos extremamente pequenos do espectro no detector — 0,85 e 0,34 nanómetros, respectivamente — em termos de comparação, a separação dos átomos de silício no cristal do detector é de 0,54 nanómetros.

[3] Assumindo que outras fontes de ruído, tais como a presença de manchas estelares ou outro tipo de atividade estelar, não são demasiado proeminentes para fazer com que o sinal emitido pelo planeta em órbita desapareça completamente.

More Information

A equipa de comissionamento contou com os seguintes elementos:

ESO: L. Pasquini, G. Avila, F. Kerber, G. Lo Curto, A. Manescau, E. Pozna, J. Urrutia
UFRN: J.R. de Medeiros, B. Cantos, I. Leao
IAC: A. Suarez
USM: H. Kellermann
MenloSystems: R. Holzwarth, O. Mandel, T. Steinmetz,
Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ): R. Probst, Y. Wu