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| 05.11.07 |
Le VLTI
(Very Large Telescope Interferometer) |
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5 ans après sa mise en service, le réseau interférométrique du de l'
(VLT) est opérationnel mais n'a pas encore atteint toutes les performances
promises. En effet, les astronomes déplorent quelques problèmes
et il est à craindre qu'ils ne soient jamais complètement résolus
au regard de la complexité du système.
Le VLT se compose d'un ensemble de 4 télescopes (optique et infrarouge)
de 8,20 m (1998 (Antu), 1999 (Kueyen), 2000 (Melipal) et 2001 pour
Yepun.) Disposés dans une configuration en forme de trapèze et de
4 télescopes auxiliaires (AT) de 1.80 m. Ces petits télescopes de
1,8 m peuvent être positionnés sur un grand nombre de stations,
accessibles via des voies ferrées. Ces stations permettent de former
un interféromètre équivalant à un télescope optique de 200 m ! Les
2 premiers ont été livrés en 2004 et 2005.
La plupart des problèmes sont d'ordre technique ce qui signifie
que les instruments scientifiques fonctionnent de façon nominale
mais que l'ensemble du
nécessite une maintenance particulière pour assurer la précision
nécessaire à ces instruments. Cela induit plus ou moins de "technical
downtime" selon la complexité et la sensibilité de l'instrument.
On peut déplorer que le VLTI ne permette pas encore d'atteindre
la magnitude limite promise et que sa fiabilité n'est pas au même
niveau que celle du VLT. En cause, la complexité du réseau. A force
de rajouter des sous-systèmes devant fonctionner ensemble et en
même temps, le VLTI en devient un système extrêmement complexe.
De fait, lorsqu'un problème survient, il est de plus en plus difficile
de déterminer le sous-système en cause et s'il n'y en a qu'un.
Quant aux performances moins élevées que prévues, elles sont dues
à de nombreux problèmes comme la turbulence de l'air à l'intérieur
des tunnels de l'interféromètre, aux vibrations des grands télescopes
(dues, entre autres, aux pompes de refroidissement des instruments
classiques), aux faibles mais non négligeables variations de température
dans les tunnels et dans le laboratoire (qui font que les systèmes
se désalignent progressivement) etc...
Si la plupart de ces problèmes sont résolus ou contournables, actuellement
ces 'rustines' ne fonctionnent bien que sur des étoiles 'brillantes'
car le signal est suffisant pour mesurer et corriger l'erreur. Pour
les objets de plus faible luminosité, l'ESO n'a pas encore implémenté
de solution mais y travaille.
Ces problèmes de jeunesse ne doivent pas faire oublier que le VLTI
fonctionne et fonctionne bien. Il est en opération routinière avec
les instruments MIDI (infrarouge thermique a 10 microns)
et AMBER (infrarouge proche), un instrument qui permet d'observer
pratiquement tous les stades de l'évolution des étoiles, depuis
leur première jeunesse jusqu'à leur mort.
L'
finalise la mise au point du "fringe tracker" FINITO qui
mesurera les franges en temps réel et les stabilisera pour permettre
à AMBER de progresser en magnitude limite et d'utiliser une dispersion
spectrale plus élevée sur des objets plus faibles. Quant à PRIMA,
autre instrument en cours de développement, des tests sont en cours
pour vérifier ses performances et pour optimiser son fonctionnement.
Avec PRIMA, il est prévu de faire de l'astrométrie différentielle
ce qui revient à mesurer les angles entre 2 étoiles proches avec
une grande précision. Les astronomes qui travaillent sur cet instrument
souhaitent atteindre 10 micro-secondes d'arc. Cela permettra aussi
d'utiliser AMBER et MIDI sur des objets beaucoup plus faibles, pour
autant qu'il y ait une étoile brillante à proximité.
Nouveaux instruments et Instruments de 2ème génération
Ces problèmes n'empêchent pas de préparer la prochaine génération
d'instruments, de moderniser ceux existants ou encore de finaliser
le développement et l'installation de ceux déjà construits, que
ce soit pour les instruments classiques du VLT ou pour les instruments
interferométriques.
Ainsi, CRIRES, un spectromètre infrarouge à optique adaptative,
a été installé il y a un peu plus d'un an et est maintenant offert
à la communauté pour des observations routinières. HAWK-I,
va bientôt entrer en opération. Cet imageur infrarouge grand champ
de 7,5x7,5 arcmin (un champ important pour le VLT) est en phase
de test et semble bien fonctionner. Enfin, en 2008, l'ESO devrait
installer le premier instrument de 2ème génération. Il s'agit de
X-shooter, un spectromètre qui donnera en un seul shoot un
spectre depuis l'ultraviolet (300nm) jusqu'a l'infrarouge (2500nm).
Les autres futurs instruments du VLT en phase de fabrication sont
:
- MUSE, un ensemble de spectromètres donnant les spectres
de tous les points d'un champ de 1'x1' en une seule fois, avec une
résolution spatiale de 0,2" et pouvant utiliser un nouveau système
d'optique adaptative en cours de développement ;
- K-MOS, un spectromètre multi objets, 24 à la fois, dans
l'infrarouge ;
- SPHERE, un imageur à très faible champ mais à optique adaptative
extrême dont le but est d'imager des planètes tournant de façon
rapprochée autour d'étoiles parentes brillantes.
Les instruments de 2eme génération du VLTI sont en phase d'étude
de faisabilité et doivent encore être approuvés :
- VSI, un super AMBER pouvant combiner de 4 à 8 télescopes
simultanément ;
- MATISSE, un super-MIDI pouvant combiner 4 télescopes simultanément
;
- Gravity, un mix entre PRIMA et AMBER, combinant 4 télescopes
simultanément mais pour de l'astrométrie, dans le but spécifique
est d'étudier les environs du trou noir au centre de notre galaxie.
Cela permettrait de tester la théorie de la relativité dans des
champs de gravite extrêmes, non accessibles en laboratoire ;
3ème génération
Un workshop s'est récemment tenu à l'ESO sur les instruments de
la génération suivante, quand l'ELT sera en phase d'opération. ELT
est l'acronyme pour qui désignent des télescopes terrestres aux
miroirs primaires de 30 - 100 mètres de diamètre et plus ! L'ESO
étudie la faisabilité de l'
(European ELT), un télescope de 42 m de diamètre, équipé d'origine
d'optique adaptative. Le concept du télescope est en cours de développement,
en parallèle avec les études des instruments qui devraient y être
installés. Si le budget est accordé en temps utile, l'objectif (optimiste)
est d'avoir une première lumière vers 2017.
Le but de ce workshop était d'évaluer quel type d'instruments serait
utile sur le VLT à cette époque. Parmi les projets discutés celui
dont le concept est le plus avancé est ESPRESSO, un super-HARPS
(pour mesurer les vitesses radiales avec une très grande précision)
qui utiliserait la lumière des 4 VLT à la fois (mais pas en mode
interférométrique).
Publications
Quelque 70 papiers scientifiques liés aux données prises par le
VLTI ont d'ores et déjà été publiés dans des revues spécialisées
ou de vulgarisation scientifique. On citera :
- Etude des disques de poussière autour d'étoiles jeunes, où l'on
peut voir qu'à une certaine distance de l'étoile de la silice (composant
des roches des planètes) est en train de se former ;
- Etude de centres galactiques actifs ou l'on observe aussi un disque
(ou tore) de poussière autour d'un centre compact beaucoup plus
chaud et gazeux ;
- Mesure du diamètre des naines brunes (étoiles de masse faible,
faisant le lien entre étoiles classiques et planètes) permettant
de vérifier les modèles de formation des étoiles et disques protoplanétaires
;
- Mesure du diamètre des Céphéides en fonction de la phase des pulsations,
ce qui permet de mieux calibrer la relation période / luminosité
(qui est elle-même le jalon de mesure des distances des galaxies
les plus proches) et de vérifier le modèle de la structure de ces
étoiles ;
- Etude des disques de poussières autour d'étoiles jeunes et vieilles,
permettant de voir s'il y a des asymétries, des jets etc... ;
- Mesure du diamètre d'une nova et de ses éjectas, et mesure de
la façon dont ce diamètre (et son asymétrie éventuelle) changent
dans les quelques semaines qui suivent l'explosion ;
- Mesure des orbites d'étoiles binaires ;
- Etc, etc,.
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Au premier plan, les 4 télescopes auxiliaires du réseau
interférométrique du VLT
A l'arrière plan, les 4 télescopes de 8,2 m du VLT
Crédit ESO
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