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La haute résolution spatiale : les instruments NACO/VLT, SPHERE/VLT, EPICS/E-ELT

27 août 2011 ( maj : 20 novembre 2014 )

Les 4 télescopes du VLT
© ESO/H.H.Heyer





L’IPAG est impliqué depuis de nombreuses années dans la réalisation d’instrument d’imagerie et de spectroscopie pour le Very Large Telescope de l’ESO au Chili.

 

 

 

 

Instrument NaCo au VLT
© ESO/H.H.Heyerjust ESO

Anniversaire en 2011
Dix ans d’optique adaptative sur le Very Large Telescope

Ainsi, NAOS, livré à l’ESO en 2001, est constitué d’un système d’optique adaptative alimentant une caméra d’imagerie, de coronographie et de spectroscopie dans l’infrarouge, avec laquelle il forme l’instrument NaCo. L’IPAG s’est fortement impliqué dans la réalisation de NAOS. L’optique adaptative est essentielle pour obtenir des images de bonne qualité à partir du sol. Elle permet en effet de corriger les effets atmosphériques, qui induisent des déformations des images, à l’aide d’un miroir déformable.

 

 

 

En 2013...
Première image d’un compagnon planétaire très massif autour d’une étoile double

Cet instrument a été un grand succès. Il a par exemple permis la première détection par imagerie directe d’un compagnon planétaire autour d’une étoile autre que le Soleil. Il a également permis la détection d’une planète autour de l’étoile planète βPictoris, située à une distance comparable à celle de Saturne dans le système solaire : c’est la plus proche planète jamais imagée.

Première exoplanète jamais imagée, autour de la naine brune TW Hydræ
© Chauvin et al.
Visualisation des déplacements de la planète βPictoris b autour de son étoile en 6 ans
© A.-M. Lagrange / D. Ehrenreich (LAOG) / ESO

 

Représentation schématique de SPHERE et implémentation au foyer du télescope

L’IPAG est actuellement fortement impliqué dans le projet instrumental SPHERE, dont il est le coordinateur. SPHERE, qui est installé sur l’un des 4 télescopes du VLT (Very Large Telescope, Chili) a pour principal objectif la recherche par imagerie directe et la caractérisation spectroscopique d’exoplanètes dans les régions externes des systèmes planétaires.
L’imagerie directe est une méthode complémentaire aux autres techniques, notamment à la méthode des vitesses radiales et à celle des transits. Ces dernières sont en effet surtout sensibles aux planètes proches de l’étoile, alors que l’imagerie directe n’est sensible qu’aux planètes orbitant loin de l’étoile. SPHERE cherchera à caractériser la fréquence de planètes géantes (de type Jupiter par exemple) dans ces régions externes en effectuant un relevé sur plusieurs centaines d’étoiles. L’imagerie de planètes déjà détectées par d’autres techniques, permettra de mieux contraindre les masses et les orbites des planètes détectées. SPHERE fournira également des informations spectroscopiques sur ces planètes, ce qui donnera des indications sur la composition de leur atmosphère. Quelques planètes pourront enfin être détectées en polarimétrie. D’autres objets célestes pourront également être explorés : naines brunes, formation des étoiles et planètes, objets du système solaire (astéroïdes) etc.

 

 

Le chasseur d’exoplanètes SPHERE livre ses premières images

Comme son prédécesseur NaCo, SPHERE comporte un système d’optique adaptative extrême, des coronographes stellaires, et des imageurs permettant d’obtenir un très haut contraste entre l’étoile et la planète, dans les domaines visible et infrarouge proche. SPHERE a été intégré à l’IPAG en 2013 et a été installé en 2014 au VLT.

 

Dans la continuité de NaCo et SPHERE, l’IPAG s’implique dans l’instrument PCS (anciennement EPICS), destiné à équiper le futur l’E-ELT (European Extremely Large Telescope). Les objectifs scientifiques de l’E-ELT, télescope de 39 m de diamètre, recouvrent plusieurs domaines très différents, allant de notre système solaire aux planètes extra-solaires, des galaxies les plus proches aux objets les plus lointains. L’E-ELT, équipé de PCS, permettra de détecter des planètes de masse proche de celle de la Terre (par vitesse radiale ou par imagerie) et pourrait avoir les capacités de caractériser l’atmosphère des planètes les plus massives. L’étude des environnements très proches des proto-étoiles (étoiles en formation) et la formation des systèmes planétaires font également partie des objectifs scientifiques de cet instrument. Quant à lui, l’E-ELT sera construit au Chili, sur le site de Cerro Amazones, à 3060 m d’altitude, dans le désert d’Atacama. PCS, après une phase d’étude et de sélection, poursuit des études de faisaibilité et pourrait faire partie de la troisième génération d’instrument sur l’E-ELT.

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