High-resolution Spectrograph per l’ELT

L’importanza della spettroscopia ad alta risoluzione nell’ottico e nel vicino infrarosso per l’ELT è stata dimostrata da due studi di fase A: CODEX e SIMPLE (portati a termine nel 2010). A seguito del risultato di questi studi e delle raccomandazioni dell’ELT Science Working Group e del Scientific Technical Commitee, ESO ha deciso di includere uno spettrografo ad alta risoluzione (ELT HIRES) nel piano per la strumentazione ELT.

Subito dopo la conclusione dei rispettivi studi di fase A, i consorzi di CODEX e SIMPLE sono confluiti nell’iniziativa HIRES (http://www.hires-eelt.org) e hanno iniziato a sviluppare il progetto di uno spettrografo ad alta risoluzione capace di fornire una risoluzione R~100.000 nel range di lunghezze d’onda 0.37-2.5 μm. Con l’inizio della costruzione dell’ELT, l’iniziativa ha deciso di proseguire la costruzione di HIRES e ha cambiato il suo stato in “Consorzio HIRES” (P.I. A. Marconi).

HIRES è concepito come uno strumento molto versatile, capace di coprire un range di notevoli casi scientifici chiave, la maggior parte dei quali possono essere realizzati grazie all’alta risoluzione spettrale resa possibile dalla grande superficie di raccolta dei fotoni fornita dall’ELT. Fra i casi scientifici più importanti ci sono la caratterizzazione delle atmosfere degli esopianeti, con scopo ultimo quello di rivelare segni di vita, lo studio del disco galattico e del “bulge”, lo studio di galassie nane vicine con SNR mai raggiunto prima, il rilevamento di elementi sintetizzati dalle prime stelle nell’Universo primordiale, la capacità di ottenere una mappa tridimensionale della distribuzione dei metalli nel mezzo intergalattico, la possibilità di fornire i più accurati vincoli su una possibile variazione delle costanti fondamentali della natura e il rapporto di massa protone/elettrone.

Il concetto generale di HIRES è schematizzato in Figura 1. La luce che arriva dal telescopio viene divisa, tramite dicroici, in N canali di lunghezza d’onda. Ciascun canale include diverse interfacce ottiche al telescopio che iniettano la luce, attraverso gruppi di fibre, in un dedicato modulo dello spettrografo. Ciascuna interfaccia al telescopio e gruppo di fibre corrispondono a un modo osservativo. Basandosi su un’analisi preliminare il consorzio prevede quattro moduli per lo spettrografo, ma sia il numero di moduli sia la lunghezza d’onda rappresentativa per ciascun modulo possono cambiare come conseguenza di un dedicato studio di “trade-off” durante la fase A (kick-off fase A 22 marzo 2016).