O Observatório de La Silla, 600 km a norte de Santiago do Chile e a uma altitude de 2400 metros, tem sido a pedra chave do ESO desde os anos 60. É lá que o ESO mantém vários dos mais produtivos telescópios do mundo, da classe dos 4 metros.
O New Technology Telescope (NTT, o Telescópio de Nova Tecnologia) de 3.5 metros, foi o primeiro telescópio no mundo a ter um espelho principal controlado por computador (óptica activa), uma tecnologia desenvolvida no ESO, e agora aplicada à maior parte dos grandes telescópios mundiais.
No telescópio de 3.6 metros do ESO está instalado o HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher, ou instrumento de busca de planetas através de velocidade radial de grande precisão), um espectrógrafo com uma precisão sem paralelo, dedicado à procura de planetas extrasolares.
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Com cerca de 300 publicações científicas atribuídas ao trabalho executado no observatório, La Silla permanece na linha da frente da astronomia. La Silla proporcionou um enorme número de descobertas científicas, incluindo vários trabalhos pioneiros. O espectrógrafo HARPS é, sem dúvida, um instrumento sem igual na descoberta de planetas extrasolares de baixa massa. HARPS detectou um sistema em torno da estrela Gliese 581, que contém o primeiro planeta rochoso conhecido, na zona de habitabilidade, descoberto fora do Sistema Solar (ESO 22/07). Vários telescópios de La Silla desempenharam um papel crucial na compreensão das explosões de raios gama - as mais energéticas explosões no Universo, após o Big Bang - como um fenómeno ligado directamente a explosões de estrelas de grande massa. Desde 1987, que o Observatório de La Silla do ESO desempenhou igualmente um importante papel no estudo e seguimento da mais recente supernova próxima, SN 1987A.
O Observatório de La Silla situa-se nos arredores do Deserto do Atacama no Chile, um dos locais mais secos e isolados do planeta. Tal como os outros observatórios desta área geográfica, La Silla encontra-se longe de poluição luminosa, e tal como o Observatório do Paranal, local do Very Large Telescope, possui um dos céus mais escuros que existem na Terra.
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