ESPRESSO
ESPRESSO（Echelle Spectrograph for Rocky Exoplanet- and Stable Spectroscopic Observations）は、ヨーロッパ南天天文台（ESO）のVLT（Very Large Telescope）に設置された、高精度エシェル分光器です。2016年9月25日にファーストライトを迎え、それ以降、系外惑星、特に地球型惑星の探索において重要な役割を担っています。
ESPRESSOは、CORAVEL、Elodie、Coralie、HARPSといった過去の分光器の後継機として開発されました。この機器の最大の特徴は、電磁スペクトルの微細な変化を高精度で捉える能力です。この能力により、ドップラー分光法（視線速度法）を用いて、太陽系外の惑星、特に地球のような岩石惑星を探査することが可能になります。ドップラー分光法は、惑星が恒星に与えるわずかな重力の影響によって生じる恒星のスペクトルの変化を検知する手法です。例えば、地球は太陽の視線速度を約9cm/s変動させますが、このような極めてわずかな変化を捉えることで、惑星の存在を間接的に確認できます。
ESPRESSOは、最大4台の望遠鏡からの光を統合して利用することができます。集められた光は、望遠鏡から約70m離れた場所にあるVLT Combined-Coude Laboratoryに送られ、分析されます。プロジェクトはFrancesco Pepe氏を中心として進められています。
ESPRESSOは、ラ・シヤ天文台にある3.6m望遠鏡に搭載されていたHARPS（High Accuracy Radial velocity Planet Searcher）を基に開発されました。ESPRESSOの大きな利点は、VLTの8.2m望遠鏡4台の集光力に加え、レーザー周波数コム技術による校正精度の向上です。これにより、視線速度の検出限界を大幅に引き上げることができ、目標としては数cm/sレベルでの検出を目指しています。HARPSが約97cm/sの視線速度を検出できたのに対し、ESPRESSOはこれを大幅に上回る性能を実現しました。ESPRESSOの運用は2017年末頃から開始されました。
観測モードには、望遠鏡1台を使用する1-UTモードと4台を使用する4-UTモードがあります。4-UTモードでは、4つの望遠鏡を結合して16m望遠鏡に相当する集光力を得ることができ、暗い天体の観測も可能です。これにより、例えばスペクトル型G2Vの恒星の場合、見かけの等級9の恒星を公転する岩石惑星を1-UTモードで、見かけの等級12の恒星を公転する海王星程度の質量を持つ惑星を4-UTモードで検出することが可能です。また、将来のE-ELT（欧州超大型望遠鏡）に搭載予定のCODEXという機器との比較も行われており、そちらでは見かけの等級9の地球サイズの岩石惑星の検出を目指しています。
ESPRESSOによる惑星探査に適した恒星は、活動が穏やかで自転速度が遅いG型主系列星や赤色矮星です。特にスペクトル型M4までの恒星では、最高の効率で探査を行うことができます。
ESPRESSOは、波長校正にレーザー周波数コムを用いており、従来のTh-Arランプも使用しています。観測モードには、singleHR（高解像度）、singleUHR（超高解像度）、multiMR（4望遠鏡同時観測）の3つがあります。
ESPRESSOの設計構想は2013年4月頃に完成し、その後製造が開始されました。2016年6月3日にテストが行われ、同年9月15日にはファーストライトを迎えました。ファーストライトでは、はくちょう座60番星Aなどが観測されました。その後、ESPRESSOはチリに移送され、VLTのある場所に設置されました。2017年11月27日には1-UTモードでのファーストライトでくじら座τ星を観測し、2018年2月3日には4-UTモードでのファーストライトが行われました。
科学的なデータ取得は2018年10月24日から開始され、活動が穏やかな恒星では25cm/sの精度でデータが得られました。しかし、初期段階では光の収集効率が予想よりも30%低いという問題があり、2019年4月には効率を改善するための部品交換や再試験が行われました。また、CCDコントローラやハードウェアにも問題が発見され、微分非直線性誤差によって解像度が低下していることが判明しました。ESOのチームは問題の特定と解決に努めました。
2020年4月6日時点では、検出器の赤い側で約10cm/sの測定精度を達成しましたが、青い側では60cm/sにとどまっていました。2020年に予定された専用ミッションで、この問題の解明と改善を目指しました。
2020年5月24日には、A. Suárez Mascareñoらの研究グループによって、ESPRESSOを用いてプロキシマ・ケンタウリbの存在が確認されました。この惑星は地球の1.17倍の質量を持ち、公転周期は11.2日で、ハビタブルゾーン内に位置しています。ESPRESSOは、30cm/sの精度（HARPSの約3倍）での視線速度測定を達成し、惑星起源の可能性のある第二の信号（プロキシマ・ケンタウリd）も検出しました。
2021年9月には、ESPRESSO単独の観測によって発見された初の惑星「グリーゼ146b」の発見が公表されました。この惑星は下限質量が地球の5.57倍で、公転周期は約5日です。
ESPRESSOの主な目的は以下の3つです。
岩石惑星の探索
物理定数の変動の測定
近隣銀河の恒星の化学組成分析
ESPRESSOは、ESOと以下の7つの研究機関によって共同で開発されました。
Centre for Astrophysics of the University of Porto (ポルトガル)
Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, CAAUL & LOLS (ポルトガル)
トリエステ天文台 (イタリア)
ブレラ天文台 (イタリア)
カナリア天体物理研究所 (スペイン)
ベルン大学 (スイス)
ジュネーヴ大学 (スイス)
Institute of Astrophysics and Space Sciences (ポルトガル)
ESPRESSOの主な仕様は以下の通りです。
波長範囲：380-780 nm
分解能：70,000-140,000
視線速度精度：数cm/s
ESPRESSOは、その高い精度により、従来の分光器では困難だった視線速度の測定を可能にし、特にスペクトル型MまたはKの恒星のハビタブルゾーンに存在する惑星の検出に貢献しています。
ESPRESSO
ESPRESSO: The next European exoplanet hunter
ESPRESSOの概要
ESPRESSOは、CORAVEL、Elodie、Coralie、HARPSといった過去の分光器の後継機として開発されました。この機器の最大の特徴は、電磁スペクトルの微細な変化を高精度で捉える能力です。この能力により、ドップラー分光法（視線速度法）を用いて、太陽系外の惑星、特に地球のような岩石惑星を探査することが可能になります。ドップラー分光法は、惑星が恒星に与えるわずかな重力の影響によって生じる恒星のスペクトルの変化を検知する手法です。例えば、地球は太陽の視線速度を約9cm/s変動させますが、このような極めてわずかな変化を捉えることで、惑星の存在を間接的に確認できます。
ESPRESSOは、最大4台の望遠鏡からの光を統合して利用することができます。集められた光は、望遠鏡から約70m離れた場所にあるVLT Combined-Coude Laboratoryに送られ、分析されます。プロジェクトはFrancesco Pepe氏を中心として進められています。
ESPRESSOの感度
ESPRESSOは、ラ・シヤ天文台にある3.6m望遠鏡に搭載されていたHARPS（High Accuracy Radial velocity Planet Searcher）を基に開発されました。ESPRESSOの大きな利点は、VLTの8.2m望遠鏡4台の集光力に加え、レーザー周波数コム技術による校正精度の向上です。これにより、視線速度の検出限界を大幅に引き上げることができ、目標としては数cm/sレベルでの検出を目指しています。HARPSが約97cm/sの視線速度を検出できたのに対し、ESPRESSOはこれを大幅に上回る性能を実現しました。ESPRESSOの運用は2017年末頃から開始されました。
観測モードには、望遠鏡1台を使用する1-UTモードと4台を使用する4-UTモードがあります。4-UTモードでは、4つの望遠鏡を結合して16m望遠鏡に相当する集光力を得ることができ、暗い天体の観測も可能です。これにより、例えばスペクトル型G2Vの恒星の場合、見かけの等級9の恒星を公転する岩石惑星を1-UTモードで、見かけの等級12の恒星を公転する海王星程度の質量を持つ惑星を4-UTモードで検出することが可能です。また、将来のE-ELT（欧州超大型望遠鏡）に搭載予定のCODEXという機器との比較も行われており、そちらでは見かけの等級9の地球サイズの岩石惑星の検出を目指しています。
ESPRESSOによる惑星探査に適した恒星は、活動が穏やかで自転速度が遅いG型主系列星や赤色矮星です。特にスペクトル型M4までの恒星では、最高の効率で探査を行うことができます。
搭載装置と機能
ESPRESSOは、波長校正にレーザー周波数コムを用いており、従来のTh-Arランプも使用しています。観測モードには、singleHR（高解像度）、singleUHR（超高解像度）、multiMR（4望遠鏡同時観測）の3つがあります。
沿革
ESPRESSOの設計構想は2013年4月頃に完成し、その後製造が開始されました。2016年6月3日にテストが行われ、同年9月15日にはファーストライトを迎えました。ファーストライトでは、はくちょう座60番星Aなどが観測されました。その後、ESPRESSOはチリに移送され、VLTのある場所に設置されました。2017年11月27日には1-UTモードでのファーストライトでくじら座τ星を観測し、2018年2月3日には4-UTモードでのファーストライトが行われました。
科学的なデータ取得は2018年10月24日から開始され、活動が穏やかな恒星では25cm/sの精度でデータが得られました。しかし、初期段階では光の収集効率が予想よりも30%低いという問題があり、2019年4月には効率を改善するための部品交換や再試験が行われました。また、CCDコントローラやハードウェアにも問題が発見され、微分非直線性誤差によって解像度が低下していることが判明しました。ESOのチームは問題の特定と解決に努めました。
2020年4月6日時点では、検出器の赤い側で約10cm/sの測定精度を達成しましたが、青い側では60cm/sにとどまっていました。2020年に予定された専用ミッションで、この問題の解明と改善を目指しました。
2020年5月24日には、A. Suárez Mascareñoらの研究グループによって、ESPRESSOを用いてプロキシマ・ケンタウリbの存在が確認されました。この惑星は地球の1.17倍の質量を持ち、公転周期は11.2日で、ハビタブルゾーン内に位置しています。ESPRESSOは、30cm/sの精度（HARPSの約3倍）での視線速度測定を達成し、惑星起源の可能性のある第二の信号（プロキシマ・ケンタウリd）も検出しました。
2021年9月には、ESPRESSO単独の観測によって発見された初の惑星「グリーゼ146b」の発見が公表されました。この惑星は下限質量が地球の5.57倍で、公転周期は約5日です。
ESPRESSOの目的
ESPRESSOの主な目的は以下の3つです。
岩石惑星の探索
物理定数の変動の測定
近隣銀河の恒星の化学組成分析
コンソーシアム
ESPRESSOは、ESOと以下の7つの研究機関によって共同で開発されました。
Centre for Astrophysics of the University of Porto (ポルトガル)
Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, CAAUL & LOLS (ポルトガル)
トリエステ天文台 (イタリア)
ブレラ天文台 (イタリア)
カナリア天体物理研究所 (スペイン)
ベルン大学 (スイス)
ジュネーヴ大学 (スイス)
Institute of Astrophysics and Space Sciences (ポルトガル)
ESPRESSOの仕様
ESPRESSOの主な仕様は以下の通りです。
波長範囲：380-780 nm
分解能：70,000-140,000
視線速度精度：数cm/s
視線速度測定の比較
ESPRESSOは、その高い精度により、従来の分光器では困難だった視線速度の測定を可能にし、特にスペクトル型MまたはKの恒星のハビタブルゾーンに存在する惑星の検出に貢献しています。
参考文献
ESPRESSO
ESPRESSO: The next European exoplanet hunter
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