ESPRESSO is the new high-resolution spectrograph of ESO's Very-Large Telescope (VLT). It was designed for ultra-high radial-velocity precision and extreme spectral fidelity with the aim of performing exoplanet research and fundamental astrophysical experiments with unprecedented precision and accuracy. It is able to observe with any of the four Unit Telescopes (UT) of the VLT at a spectral resolving power of 140,000 or 190,000 over the 378.2 to 788.7 nm wavelength range, or with all UTs together, turning the VLT into a 16-m diameter equivalent telescope in terms of collecting area, while still providing a resolving power of 70,000. We provide a general description of the ESPRESSO instrument, report on the actual on-sky performance, and present our Guaranteed-Time Observation (GTO) program with its first results. ESPRESSO was installed on the Paranal Observatory in fall 2017. Commissioning (on-sky testing) was conducted between December 2017 and September 2018. The instrument saw its official start of operations on October 1st, 2018, but improvements to the instrument and re-commissioning runs were conducted until July 2019. The measured overall optical throughput of ESPRESSO at 550 nm and a seeing of 0.65 arcsec exceeds the 10% mark under nominal astro-climatic conditions. We demonstrate a radial-velocity precision of better than 25 cm/s during one night and 50 cm/s over several months. These values being limited by photon noise and stellar jitter show that the performanceis compatible with an instrumental precision of 10 cm/s. No difference has been measured across the UTs neither in throughput nor RV precision. The combination of the large collecting telescope area with the efficiency and the exquisite spectral fidelity of ESPRESSO opens a new parameter space in RV measurements, the study of planetary atmospheres, fundamental constants, stellar characterisation and many other fields.

Abstract The acronym ESPRESSO stems for Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations; this instrument will be the next VLT high resolution spectrograph. The spectrograph will be installed at the Combined‐Coudé Laboratory of the VLT and linked to the four 8.2 m Unit Telescopes (UT) through four optical Coudé trains. ESPRESSO will combine efficiency and extreme spectroscopic precision. ESPRESSO is foreseen to achieve a gain of two magnitudes with respect to its predecessor HARPS, and to improve the instrumental radial‐velocity precision to reach the 10 cm s –1 level. It can be operated either with a single UT or with up to four UTs, enabling an additional gain in the latter mode. The incoherent combination of four telescopes and the extreme precision requirements called for many innovative design solutions while ensuring the technical heritage of the successful HARPS experience. ESPRESSO will allow to explore new frontiers in most domains of astro‐physics that require precision and sensitivity. The main scientific drivers are the search and characterization of rocky exoplanets in the habitable zone of quiet, nearby G to M‐dwarfs and the analysis of the variability of fundamental physical constants. The project passed the final design review in May 2013 and entered the manufacturing phase. ESPRESSO will be installed at the Paranal Observatory in 2016 and its operation is planned to start by the end of the same year. (© 2014 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)

The Portuguese Institute for Quality is responsible for the realization and dissemination of the frequency standard in Portugal. There are several techniques for frequency transfer, but we use a frequency mixer to detect phase variations between two light signals with different wavelengths, traveling along an optical fibre. In this paper, we present the development of a digital twin (DT) that replicates the use of a frequency mixer to improve the frequency transfer problem. A setup was built to train and validate the technique: a frequency mixer was used to determine the phase difference between the two signals, which are caused by temperature gradients in the fibre, together with real-time temperature data from sensors placed along the fibre and on the mixer itself. The DT was trained with two machine learning algorithms, in particular, ARIMA and LSTM networks. To estimate the accuracy of the frequency mixer working as a phasemeter, several sources of uncertainty were considered and included in the DT model, with the goal of obtaining a phase value measurement and its uncertainty in real time. The JCGM 100:2008 and JCGM 101:2008 approaches were used for the estimation of the uncertainty budget. With this work, we merge DT technology with a frequency mixer used for phase detection to provide its value and uncertainty in real time.