O VLT opera em visíveis e infravermelhos comprimentos de onda . Cada indivíduo telescópio pode detectar objetos aproximadamente quatro bilhões de vezes mais fraca do que pode ser detectada com a olho nu , e quando todos os telescópios são combinadas, a instalação pode alcançar uma resolução angular de cerca de 0,001 arco-segundo (o que equivale a cerca de 2 metros de resolução a distância da Lua). No modo único telescópio de operação de resolução angular é de cerca de 0,05 arco-segundo.
O VLT é a instalação mais produtivo baseado em terra para a astronomia, apenas com o Telescópio Espacial Hubble gerando mais artigos científicos entre as instalações que operam em comprimentos de onda visíveis. Entre as observações pioneiras realizadas usando o VLT são a primeira imagem direta de um exoplaneta , o rastreamento de estrelas individuais que se deslocam em torno do buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea, e observações do arrebol da mais distante explosão de raios gama conhecidos.
Veja no vídeo abaixo, o movimento da Via-láctea sobre o observatório da ESO:
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