E-ELT / HARMONI

Objectifs

Les objectifs scientifiques de l’E-ELT recouvrent plusieurs domaines très différents, de notre système solaire aux planètes extra-solaires, des galaxies les plus proches aux objets les plus lointains. De fait, les caractéristiques de ce télescope et de ses instruments reflètent ce programme scientifique varié. HARMONI est un spectrographe intégral de champ conçu pour des observations à moyenne résolution spectrale dans le proche infrarouge. Il permettra aussi bien d’étudier des objets du système solaire, la formation et la diversité exoplanètes, mais aussi la formation et l’évolution des galaxies primitives de notre univers.

Implantations

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Paramètres mesurés

Le spectrographe HARMONI (anciennement E-ELT-IFU) est un des trois instruments de première lumière pour l’ELT européen. Il s’agit d’un spectrographe à intégral de champ (IFU) qui observera dans le proche infra-rouge (de 0.8 à 2.4 microns). HARMONI fournira une résolution spectrale de R=3000 à R=7000, et une résolution angulaire de 25 à 4 mas. Pour exploiter pleinement la limite de diffraction de l’E-ELT, HARMONI sera équipé de trois systèmes d’Optique Adaptative (OA). Le premier sera un système d’OA grand champ, assisté par étoiles lasers (MCAO) et développé en lien avec le consortium MORFEO. Le deuxième sera un système d’OA classique (SCAO), et le troisième sera une extension de ce dernier spécifiquement conçue pour les observations à haut-contraste (HCAO). HARMONI s’inscrit dans la lignée d’instruments qui équipent le VLT, tels que SPHERE ou MUSE. Sa première lumière est prévue pour 2034. Les cas scientifiques principaux d’HARMONI couvrent un large spectre, depuis l’observations des lunes glacées et des petits corps du système solaire, en passant par la caractérisation des exoplanètes, l’étude des populations stellaire dans les galaxies proches, et jusqu’aux galaxies à grand décalage vers le rouge.

Implication de l’OSUG

Les tâches de services proposées à l’IPAG sur HARMONI, sont :
Avec le LAM, l’IPAG est en charge du mode d’imagerie à haut contraste (HCAO) via le développement d’un sous-système dédié permettant la caractérisation d’exoplanètes et de disques.

Les tâches de service à l’IPAG portent sur la conception du sous-système (analyse système, outils de post-traitement, estimation des performances, prototypage), et de la préparation de sa prochaine intégration et des tests qui seront réalisés à l’IPAG et ailleurs. Le traitement des données s’appuie sur leur diversité temporelle et spectrale afin de séparer le signal stellaire de celui des compagnons et structures situées dans l’environnement proche de l’étoile. La résolution spectrale fournie par HARMONI motive en particulier la mise au point d’algorithmes utilisant la résolution spectrale de l’instrument et des modèles d’atmosphère, en complément des algorithmes d’imagerie différentielle angulaire plus classiques.

T1 : Développement du sous-système : cette tâche porte à la fois sur l’élaboration des processus de contrôle des aberrations non-communes, en lien étroit avec le mode SCAO de l’instrument, sur l’atténuation de la lumière diffractée de l’étoile, et sur l’estimation générale des performances notamment en fonction des objets observés (par le biais de modèles analytiques, end-to-end et via des activités de prototypages), le tout en lien constant avec l’ensemble du consortium. Ces tâches sont primordiales pour la phase de FDR,

T2 : Tâche de préparation, puis de réalisation et d’étude des performances du sous-système lors des phases d’intégration et de tests en laboratoire, puis de commissioning sur le ciel. Ces activités reprendront les méthodes et les résultats obtenues précédemment, et s’inscriront dans la perspective de l’ouverture de l’instrument à la communauté. Elles incluent la finalisation et le test d’algorithmes de traitement des données.

Collaborations

HARMONI regroupe un consortium de nombreux laboratoires, dont 4 laboratoires français : le LAM, le CRAL, l’IPAG et l’OMP. Le CRAL réalise les modules de découpage du champ et les optiques relai, le pipeline de réduction des données, et (avec l’IPAG), le contrôle de l’instrument. Un modèle numérique de l’instrument (INM) est en développement au CRAL pour simuler des données brutes HARMONI et tester les différentes étapes de réduction en lien avec les développements du pipeline.
Le LAM est en charge du développement des systèmes d’OA.
Avec le LAM, l’IPAG est en charge du développement du bras d’imagerie à haut-contraste permettant la caractérisation d’exoplanètes. Il supervise également le développement des systèmes électroniques associés au systèmes d’OA.