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Petite virée dans le monde de l’astronomie professionnelle.

  1. #1
    Optrolight

    Post Petite virée dans le monde de l’astronomie professionnelle.

    Bonjour,

    Étant ingénieur d’étude en instrumentation au CNRS dans un laboratoire d’astrophysique, je vous propose dans ce sujet une petite vue de l’astronomie professionnelle telle qu’elle est aujourd’hui.
    A travers 6 chapitres je vous ferai découvrir son fonctionnement, puis je vous montrerai comment à partir de problématiques scientifiques on imagine et réalise un instrument.
    Bonne lecture,
    Thibaut Moulin.


    Premier Chapitre: Présentation et fonctionnement de l'astronomie professionnelle.

    L’astronomie d’aujourd’hui a fortement évolué depuis la démocratisation de l’électronique et de l’informatique. Fini le temps où les astronomes passaient du temps l’œil rivé à leur lunette ou leur télescope à dessiner des croquis ou prendre des photos sur des plaques argentiques. Aujourd’hui tout va plus vite et tout est organisé pour que la science progresse rapidement comme vous pouvez le voir en étant lecteur de Futura-Sciences où chaque mois est relatée une nouvelle découverte en astrophysique.

    1) Organisation de l’astronomie mondiale.
    Il existe une grande différence entre la gestion des télescopes américains et européens. Je ne parlerai que de ces deux cas ne connaissant pas les autres.

    - L’astronomie américaine est orchestrée principalement par les universités. Les chercheurs étant rattachés principalement à elles. De plus les universités possèdent leur télescope. C’est donc elles qui allouent du temps de télescope et qui font des appels d’offre pour les instruments.
    Par exemple le Large Binocular Télescope à été financé par l’université d’Arizona, des observatoires Italiens et Allemands.


    - En Europe, la majorité des télescopes est gérée par L’Organisation Européenne pour la recherche astronomique de l’hémisphère Sud (ESO).


    Crédit : ESO

    Cette organisation intergouvernementale gère les télescopes européens implantés dans l’hémisphère sud plus précisément au Chili là où se trouvent la majorité des télescopes européens.

    Comme on le voit il y a toujours plusieurs pays ou universités pour un télescope. D’une part leur construction coûte cher mais aussi parce que leur fonctionnement est onéreux.

    2) Les demandes de temps ou « proposal ».
    Pour pouvoir observer sur les télescopes les scientifiques doivent faire une demande de temps. Cette demande de temps se fait deux fois par an en général suite à un « appel à proposal » fait par les observatoires comme l’ESO ou les télescopes Keck de la NASA pour ne citer qu’eux.
    Elle consiste à écrire un argumentaire scientifique sur l’objet que l’on veut observer en expliquant la recherche effectuée. De plus le chercheur doit définir en fonction des données dont il a besoin, l’instrument qu'il veut utiliser (spectrographe : résolution, longueur d’onde, la caméra s’il veut faire de l’imagerie, etc), le nombre de nuits et la période à laquelle il veut observer.

    Un groupe d’experts scientifiques de l’ESO (par exemple dans le cas des européens) étudie les propositions et accorde du temps ou non aux astronomes en fonction. Cela peut aller d’un quart de nuit (2 heures) à plusieurs nuits d’observation.
    Pour un télescope du VLT (Very Large Telescope) les astronomes peuvent attendre 4 ans pour pouvoir y observer !!!

    De plus il y a aussi du temps réservé sur les télescopes pour les universités ou laboratoires ayant participé à la réalisation d’instruments ou qui financent le télescope en question. Les chercheurs associés à ces équipes peuvent donc observer plus facilement.

    3) L’observation
    Aujourd’hui l’astronome pilote très rarement le télescope (du moins sur les plus grands). Suite à sa demande de temps les opérateurs appliquent la configuration demandée et acquièrent les données. Si l’observation est de routine l’astronome ne se déplace même pas, les données lui sont envoyées par internet. Dans le cas de configuration d’instrument complexe, l’astronome aidé de l’astronome opérateur donne les instructions aux opérateurs.
    Enfin, il y a une troisième méthode qui tend à se développer et déjà utilisé par des astronomes amateurs, le pilotage à distance. L'intérêt de cette dernière est le moindre coup pour les missions car l'astronome ne se déplace pas.

    On pourrait se dire qu’il n’y a plus de plaisir là-dedans car on ne peut plus « bidouiller » ,faire tous ces réglages, etc... ; mais vu le prix de la machine et le prix d’une nuit d’observation le bricolage n’a pas sa place. Sur un télescope de 8 mètres au VLT, la nuit d’observation coûte 70000€.

    Pas très sympa le métier d’astronome ?? Mais si je vous rassure, comme vous le verrez par la suite la complexité des instruments et des systèmes de commande font que c’est toujours une émotion d’aller observer dans les endroits où le ciel est le plus pur du monde. De plus créer des théories à partir des observations, bref enquêter dans le cosmo est vraiment excitant.

    4) Les grands observatoires du monde
    Voici une liste non exhaustive des plus grands télescopes du monde.
    - Hawaï: Keck 1 & 2, CFHT (Canada, France, Hawaï Télescope), Subaru, TMT (Thirty Meter Telescop; en projet)…
    - Chili: Le VLT (Very Large Telescop), La silla, ALMA (en construction), E-ELT( en projet)
    - USA: CHARA, LBT,
    - Iles Canaries: Grand TeCan.

    Comme vous pouvez le voir en faisant un tour vers ces régions du globes, les plus grand télescopes se trouvent loin des villes pour ne pas avoir de la pollution lumineuse et dans des régions désertiques ou en altitude. Le but étant d'avoir un ciel le plus stable possible. J'y reviendrais dans les prochains chapitres.



    Légende : Le VLT (chili) crédit : ESO/H.H.Heyer

    5) La publication
    Le chercheur doit publier pour exister et diffuser son travail. C'est-à-dire soumettre son travail à ses « pairs » pour critique et ou validation. Cela se fait en soumettant un article dit « papier » à une revue de plus ou moins grande renommée. Il faut savoir que toutes les publications ne se valent pas. En effet, il est admis que les articles à référé sont souvent les meilleurs car soumis à un collège d’experts qui étudient le travail réalisé. Un astronome qui publie ainsi aura un impact plus important sur la communauté scientifique.


    Voilà, j’espère que ce petit tour dans l’astronomie professionnelle vous aura éclairé sur ce monde parfois mal connu.
    Le chapitre suivant sera : II) Introduction à l'instrumentation.
    Je vous ferai une introduction à l’instrumentation astrophysique où vous verrez que sans elle les télescopes ne sont rien !!

    Optrolight

    p.s: Merci à jbfe pour son aide et son encouragement.

    -----


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  3. #2
    Boson de eggs

    Re : Petite virée dans le monde de l’astronomie professionnelle.

    j'attends la suite sujet très intéressant.

  4. #3
    Optrolight

    Re : Petite virée dans le monde de l’astronomie professionnelle.

    Merci pour ton commentaire. Surtout n'hésitez pas à posez des questions ce sujet est fait pour cela!!.

    Le chapitre 2 arrivera en début de semaine prochaine.

  5. #4
    Tofix

    Re : Petite virée dans le monde de l’astronomie professionnelle.

    Salut, bravo pour cette initiative.
    Amicalement, Christophe.

  6. #5
    Optrolight

    Re : Petite virée dans le monde de l’astronomie professionnelle.

    Second chapitre: Introduction à l’instrumentation.

    L’instrumentation est une part importante de l’astronomie d’aujourd’hui. Sans elle les plus grands télescopes du monde ne seraient pas plus performants en résolution qu’un télescope de 20 cm de diamètre et feraient une science très limitée.
    Dans ce chapitre je vous montrerai ce qu’est l’instrumentation et la complexité qu’elle peut prendre.


    1)Définition de l’instrumentation
    L’instrumentation d’un télescope peut être définie comme tout système permettant de convertir en données l’information contenue dans la lumière recueillie par le télescope. Cette définition implique un large champ d’instrumentation possible mais on peut quand même les regrouper en 3 catégories :

    a)Spectrographe :
    Tous les télescopes du monde en sont équipés. C’est l’instrument qui permet d’avoir le plus d’informations sur un astre. Son but est de décomposer la lumière blanche en longueurs d’onde. Plus grande est sa résolution plus il sera facile de déterminer de quoi est faite l’étoile ou la planète que l’on regarde.
    Voici une liste non exhaustive des applications des spectrographes :

    1 Cosmologie : étude de l’éloignement de celles-ci (redshift), expansion de l’univers. Calcul de distance.


    2 Recherche d’exo-planètes : les ¾ sont faites par la méthode des vitesses radiales. Pour cela il faut un spectromètre avec une très grande résolution comme Harps.


    3 Étude stellaire


    4 Planétologie par la méthode des vitesses radiales


    Bien sur il existe plusieurs types de spectrographes en fonction de l’application que les astronomes veulent en faire (spectrographe de champ, spectrographe à cibles multiples, etc)


    b)Caméra :
    C’est l’instrument le plus connu car c’est celui qui permet d’avoir des images du ciel. Aujourd’hui il en existe dans toutes les longueurs d’onde. L’astronomie professionnelle privilégie néanmoins l’infrarouge (de 1µm à 10µm de longueurs d’onde) car à ces longueurs d’onde on peut voir à travers les poussières de la galaxie.
    Chaque caméra est réalisée pour une application bien précise. Il en existe à grand champ comme pour le télescope VISTA pour couvrir et imager une large portion du ciel, ou d’autre à champ étroit pour faire de la haute résolution.
    Les applications sont aussi ici nombreuses. La plupart du temps les caméras possèdent des filtres dans différentes longueurs d’onde pour mettre en évidence telle particule (hydrogène, oxygène, etc).

    c) Interféromètre :
    Ces instruments assez complexes ont pour but de mélanger intelligemment la lumière issue de plusieurs télescopes pour obtenir une résolution inégalée. J’y reviendrai plus tard.

    2)L’instrumentation de correction
    Les télescopes actuels de part leur taille (10m) souffrent d’un gros problème : la turbulence atmosphérique. Qu’est ce que c’est ? Pour une illustration sur la lune je vous invite à voir une vidéo sur la lune ici : http://www.youtube.com/watch?v=AYWKtafcfGo

    Bon on pourrait croire que cela n’est pas très gênant mais voici ce que cela produit sur une étoile :




    Légende : image en boucle ouverte et boucle fermée de l’instrument NACO. Crédit Eso

    L’image de gauche montre l’image d’une étoile avec un télescope de 8 mètres sans l’instrument pour corriger. On ne voit pas vraiment une étoile ponctuelle !!
    A droite avec l’instrument. On retrouve la forme de l’étoile ponctuelle.

    Alors mais pourquoi faut-il ce type d’instrument ? Moi avec mon petit télescope les étoiles sont ponctuelles ?

    Tout est une question de taille (hé oui encore). Un petit télescope de 200 mm (c’est déjà une belle bête) ne va voir de la turbulence atmosphérique que sur ce diamètre. Il va donc en voir très peu. Par contre les gros télescopes de 8m en voient énormément.
    Sachant que la résolution d’un télescope est proportionnelle au diamètre de son miroir, à cause de la turbulence atmosphérique la résolution d’un télescope de 8 m est équivalente à un télescope de 20cm. 20cm correspond au rayon R0, qui définit le disque dans lequel il n’y a pas de turbulence.

    C’est pourquoi la grande majorité des télescopes ont besoin pour profiter de leur grande taille et de leur pleine résolution des instruments équipés de l’optique adaptative.

    L’optique adaptative est l’évolution majeure de l’instrumentation des années 1990-2000. Elle consiste à mesurer en temps réel (plusieurs centaine de fois par seconde) la turbulence atmosphérique et à envoyer à un miroir déformable la correction à effectuer pour corriger l’image.
    Grâce à la deuxième génération, l’instrument SPHERE espère pouvoir imager des exoplanètes.



    Crédit: ESO/Consortium SPHERE

    3)L’instrumentation de l’interférométrie.

    L’interférométrie consiste à utiliser plusieurs télescopes éloignés de quelques dizaines à centaines de mètres pour obtenir une très grande résolution angulaire. Pour cela les ingénieurs construisent des instruments permettant de « recombiner » ou mélanger si vous voulez cette lumière de façon très précise.
    Pour cela les instruments sont beaucoup plus complexes.
    Voici les principaux éléments :
    1 Ligne à retard : succession de miroirs permettant de faire parcourir une distance plus grande à la lumière provenant d’un télescope par rapport à l’autre. Cela à pour but de faire arriver la lumière en même temps dans l’instrument.
    2 Le suiveur de fange : très peu répandu, c’est un peu la même chose que l’optique adaptative mais pour l’interférométrie. Son but est de corriger en temps réel les perturbations provoquées par l’atmosphère pour que la lumière parcourt la même distance.
    3 Le recombineur : c’est là que la lumière est mélangée très précisément pour produire des franges d’interférence sur la caméra.

    Outre les instruments scientifiques, qui sortent des données pour les astronomes, il existe plein de petits systèmes qui permettent à ces instruments d’avoir des performances ultimes. La complexité d’un télescope actuel est vraiment loin des télescopes d’astronomes amateurs.



    A travers ce chapitre j’espère que vous avez pu apprécier l’importance de l’instrumentation et surtout la complexité qu’elle peut revêtir. Pour chaque type d’observation, il peut exister un instrument particulier. Par contre, la plupart des instruments possèdent plusieurs modes d’observation permettant de couvrir un champ de recherche plus ou moins large.

    Dans le prochain chapitre je rentrerai dans les détails, en vous montrant la genèse d’un instrument européen jusqu'à sa réalisation.

  7. #6
    Boson de eggs

    Re : Petite virée dans le monde de l’astronomie professionnelle.

    Grâce à la deuxième génération, l’instrument SPHERE espère pouvoir imager des exoplanètes.

    Hubble a cette capacité non ?

  8. #7
    Optrolight

    Re : Petite virée dans le monde de l’astronomie professionnelle.

    Bonjour, merci pour cette question.
    Hubble est un télescope exceptionnel du faite qu'il se trouve dans l'espace et non sur terre. Il atteint donc ça résolution théorique avec son miroir de 2,4m de diamètre.
    Avec sa résolution des astronomes ont réussis à analysé des exoplanètes mais sans les voir.

    Par contre les télescopes terrestres avec leur optique adaptative arrive eux aussi à s'approcher de leur résolution théorique. Comme leurs miroirs son plus grands ils ont une résolution plus forte.
    En 2008, avec le VLT, on a réussi a voir une exoplanète a coté de son étoile grâce à l'instrument NACO:

    Crédit ESO/ Anne Marie Lagrange and al

    Sphère avec une plus grande sensibilité et une meilleur correction arrivera à un meilleur résultat.

  9. #8
    Boson de eggs

    Re : Petite virée dans le monde de l’astronomie professionnelle.

    re-bonsoir et merci pour votre réponse et pour ce sujet fort intéressant.

  10. #9
    Optrolight

    Re : Petite virée dans le monde de l’astronomie professionnelle.

    III) Les différentes étapes d’un projet
    Dans ce troisième chapitre vous découvrirez les différentes étapes d’un instrument scientifique. De la genèse à la réalisation je vous décrirais chaque étape et chaque point clés dans le cadre d’un appel d’offre de l’ESO.

    1)L’appel d’offre

    C’est le point de départ d’un instrument scientifique.

    L’ESO dans le cadre de ses télescopes (VLT, la Silla,etc) lance un appel d’offre pour la réalisation d’un instrument scientifique. C’est appel d’offre est publié et envoyé aux différents laboratoires d’astrophysique d’europe et organismes scientifiques (INSU - CNRS pour la France).
    Il est généralement assez vague pour que les propositions d’instrument soit le plus large possible (spectrographe, caméra, etc). Il défini le lieu d’implantation sur le télescope (Nazmith, foyer coudé, secondaire) ainsi que les échéances.

    2) Les réponses des laboratoires.

    Pour répondre à l’appel d’offre les laboratoires montent un consortium (regroupement de plusieurs laboratoires avec des compétences spécifiques et des sujets scientifiques communs). En effet ce qui lance le choix d’un instrument est souvent les besoins scientifiques des astronomes des laboratoires concernés. De ces besoins scientifiques sont extraits les besoins instrumentales et ainsi un concept d’instrument.
    De la une étude dite de phase A est lancé. D’une année en générale, elle a pour but de poser les grandes lignes de l’instrument, ces performances, sont budget et de voir les points durs technologiques. Chaque concept est défendu lors d’un oral devant un collège d’expert de l’ESO.
    A la suite des réponses de phase A qui sont en générales aux nombres de 3 ou 4 pour un appel d’offre ESO, l’ESO choisi l’instrument qui sera retenu. L’étude de phase B commence.

    3)La phase B
    Dans cette phase le consortium commence l’étude détaillé de l’instrument. Durant cette phase un instrument peut changer radicalement de design optique et certaine fonction peuvent être ajouté ou supprimé.
    Les choix technologiques de l’instrument sont définis ici. Utilisation de tel ou tel optique, moteur, développement de nouvelle solution. Les premiers tests de petites briques sur des prototypes sont réalisés. Cela permet de voir les points durs et les solutions de corrections
    Cette étapes dure 1 an et demi et à l’issu de celle-ci le consortium passe une PDR (Prémilinary Design Review). Du succès de cette PDR dépend la suite de l’instrument. Il arrive que les études ne soient pas considéré au niveau requis pour l’instrument et qu’un temps supplémentaire soit alloué pour approfondir certain points. Il arrive que des instruments soit arrêté à ce niveau.

    4) La phase C

    C’est la dernière phase avant la réalisation de l’instrument.
    Le design final de l’instrument est figé et l’instrument est défini en détails. Les premiers rapports de performances sont donnés pour voir si les spécifications seront au rendez vous.
    A la fin de cette période de 1 an et demi, le consortium passe la FDR (Final Design Rewiew). Si elle est passé l’ESO donne sont GO pour la réalisation physique de l’instrument. Les commandes de matériels peuvent être passées

    5) La réalisation.
    Cette étape dure en général entre 1 et 2 ans. J’y reviendrais dans le prochain chapitre.

    6) La PAE

    Une fois l’instrument réalisé en Europe, l’ESO vient le tester et voir si les performances et les spécifications sont au rendez vous. L’instrument passe ce que appel une PAE (Prémilinary Acceptance in Europe). Une fois cette étape ok l’instrument est démontée et envoyé au télescope pour être installer.

    7)L’intégration

    Cette étape consiste à intégrer l’instrument au télescope. Suivant la taille de l’instrument cela dure plusieurs mois. En effet l’intégration se fait de jour et il ne faut pas empêcher le télescope de faire des observations la nuit avec les autres instruments.
    Plusieurs équipes du consortium ayant construit l’instrument se succède pour en installé les différents parties.
    Puis l’instrument est testé sur le ciel. On dit qu’il voit ça première lumière. C’est un moment important pour les astronomes et les ingénieurs. Cela permet de tester véritablement tout les systèmes ainsi que les logiciels de réduction de donné.


    Instrument NACO Crédit: ESO

    8) La PAC

    L’instrument est utilisé par les astronomes qui commence à faire de la science avec. Quand l’instrument est optimisé et considérer au niveau de ce qui est attendu, celui-ci passe l’étape final, la Prémilinary Acceptance in Chile. C’est l’étape ultime où l’instrument devient un instrument entièrement gérer par l’ESO et le support de garanti de 2 ans commence. Ce support est réalisé par le consortium ayant construit l’instrument pour paré les éventuelles défaillances.

    Comme on le voit la réalisation d’un instrument est longue. Il peut se passer entre la première idée et l’utilisation de l’instrument sur le ciel 10 ans.
    D’un point de vue financier, l’ESO n’a pas à payer le salaire des ingénieurs du consortium car ils sont fonctionnaires de leur pays respectifs. L’instrument est de plus financer par les laboratoires ou organisme d’état (CNRS en France, Institut Max Planck en Allemagne, etc). Par conséquent l’ESO paye l’instrument en nuit d’observation qu’on appel « Temps garanti ».
    Le nombre de nuit alloué est fonction de la participation de chaque laboratoire. A raison sur un UT du VLT de 70000 € la nuit, si un laboratoire à mis 700000€ dans l’instrument il reçoit 10 nuits d’observation par an.

    Au prochain chapitre je vous montrerai la réalisation d’un instrument en détail.

    Optrolight

  11. #10
    Boson de eggs

    Re : Petite virée dans le monde de l’astronomie professionnelle.

    Bonsoir, qui sont les dirigeants de l'ESO (un chercheur du CNRS peut il avoir une place à l'ESO)?

    Si le CNRS a 10 nuits d'observation par an une fois ces 10 nuits utilisé il doit payer la nuit d'observation à l'ESO?

  12. #11
    Optrolight

    Re : Petite virée dans le monde de l’astronomie professionnelle.

    Bonsoir,
    concernant l'organisation de l'ESO: http://www.eso.org/public/about-eso/organisation.html
    Il faut savoir que le directeur de l'ESO est nommé par les représentant des états membres.
    Tout les chercheurs peuvent travailler à l'ESO ainsi que des ingénieurs et techniciens. Il y a des offres d'emploi etc.
    Un chercheur du CNRS peut se mettre en disponibilité 1 an ou plus pour travailler à l'ESO.

    Concernant les nuits d'observations:
    Il y a du temps garanti uniquement pour les chercheurs étant impliqué dans la réalisation d'un instrument. Rien ne les empêche de demander du temps d'observation pour d'autres programmes scientifiques.
    De plus par définition et status de l'ESO le CNRS ne paye pas nuit par nuit, mais participe au financement de l'ESO.

    En espérant avoir répondu à tes questions.

    Optrolight

  13. #12
    Yaourt à la viande

    Re : Petite virée dans le monde de l’astronomie professionnelle.

    Je n'avais pas fait attention à ce thread, je n'ai pas encore tout lu, mais c'est une très bonne initiative !

    (4 ans d'attente... wow !)
    Oh! Quelle belle forêt de palmipèdes !

  14. #13
    Optrolight

    Re : Petite virée dans le monde de l’astronomie professionnelle.

    Après une longue attente, voici la suite !!!! L'actualité de FS faisant http://www.futura-sciences.com/fr/ne...tionnel_36578/ ,je vais vous parlez de l'instrument PIONIER pour vous permettre de voir à quoi peut bien ressembler un instrument interférométrique. Je ferai un parallèle avec un autre instrument: Gravity, qui est en court de construction. Premièrement voici une brève description du VLTI.
    Le VLTI c’est un système de tunnel et de miroir permettant de guider la lumière de chaque télescope du VLT vers le laboratoire interférométrique où se trouvent les instruments. Contrairement aux instruments focaux, ils ne sont pas fixés sur le télescope.
    La lumière passe par tout un arsenal de technologie lui permettant d’être guidée très précisément et en temps réél vers le laboratoire interférométrique.Sur les ATs il y a des miroirs tip tilt centrant la lumière dans le tunnel. Pour les UTs il y a une optique adaptative corrigeant la turbulence atmosphérique.Ensuite en fonction des télescopes utilisés, il y a un robot qui positionne un miroir pour guider la lumière dans une ligne à retard.La ligne à retard est un élément très important et d’une très grande précision.Elle permet de rallonger ou de diminuer la distance parcourue par la lumière pour une voie interférométrique. Il y en a 4 (une pour chaque télescope).Elle permet donc d’égaliser les chemins optiques en temps réel entre les télescopes en fonction de la position des télescopes, de leur direction de pointage et de l’instrument interférométrique. On parle ici d’une égalisation à une fraction de longueur d’onde.La lumière arrive ensuite sur des miroirs de compression de faisceau puis est distribuée vers les instruments interférométriques. L’instrument PIONIERPionier permet pour la première fois de recombiner 4 télescopes du VLTI. Soit 4 AT soit 4 UT soit un mélange des deux. Contrairement aux autres chapitres cet instrument n’a pas suivit les étapes d’appel d’offre et autres validations de la part de l’ESO.En effet l’instrument Pionier est un instrument visiteur. Prévu pour être utilisé 2 ans au VLTI, il est intégralement conçu et réalisé à l’Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble, l’IPAG (appartenant à l’observatoire des science de l’univers de Grenoble).DSC00250.JPGPhoto de l'instrument Pionier dans la laboratoire interférométrique du VLTI. Pionier est un instrument simple mais avec de la haute technologie. Il comporte un système d’injection, un système de recombinaison et une caméra.Voici une description de ces systèmes. 1)Le système de recombinaison des télescopes : La recombinaison se fait par paire de télescope. On a donc 6 recombinaisons possibles en même temps.Contrairement à beaucoup d’instrument qui utilisent des miroirs pour recombiner la lumière, la recombinaison dans PIONIER se fait grâce à une technologie issue des télécommunications mais adaptée aux besoins astrophysiques : l’optique intégrée.C’est une plaque de silicium sur laquelle sont gravés des guides d’onde (comme les fibres optiques) qui conduisent la lumière et l’a mélange par paire.Cela permet d’avoir une grande compacité (quelque cm²) et une grande stabilité.Qui dit interférométrie dit frange d’interférence. Pour obtenir ce signal il faut que la lumière issue de l’étoile parcoure exactement la même distance.Pour cela les guides d’onde du composant ont exactement la même longueur au 10eme de µm près. Le composant contient une subtilité : la lumière sur une des voies est légèrement retardée. Ainsi on peut avoir différentes portions de la frange d’interférence et reconstitué celle-ci sans avoir à moduler la longueur d’un des chemins optique d’un télescope. PIONIER_IOC.jpgPhoto d'un composant d'optique intégrée permettant de recombiner la lumière de 4 télescopes. 2) L’optique d’imagerieUne fois la lumière mélangée il faut la diriger vers la caméra. Pour cela on utilise des systèmes optique simple mais couteux.Premièrement le domaine de longueur d’onde est celui du proche infrarouge (1,2µm à 1,6µm de longueur d’onde). Cela implique des traitements optiques couteux.La qualité de l’optique doit permettre de focaliser toute la lumière d’un guide optique sur un pixel de la caméra.Pour obtenir de l’information physique sur l’ objets observé il est nécessaire de séparer en longueur d’onde la lumière. On utilise pour cela un prisme qui décompose la lumière en bande de longueur d’onde dans le domaine d’observation. 3) La caméraC’est l’enregistreur de l’information physique de la lumière. Du fait du fonctionnement dans l’infrarouge, il faut refroidir la caméra sinon elle est complètement saturée. Pour cela on utilise de l’azote liquide pour refroidir la caméra à -196°C. La caméra atteint ainsi une très grande sensibilité. Ce système de refroidissement implique des caméras imposantes.4) Le système d’injection. Il est nécessaires d’avoir tout un système optomécanique pour guider la lumière et l’injecter dans le composant d’optique intégrée. 1) Une dichroïque (lame de verre traité pour réfléchir une gramme de longueur d’onde et transmettre une autre) réfléchi la lumière pour l’envoyer vers un miroir mobile.2) Ce miroir mobile monté sur une platine de translation piézo électrique (rapidité et précision de positionnement) permet d’allonger ou de réduire la longueur du chemin optique de la lumière et ainsi de scanner les franges d’interférence plusieurs fois par seconde.3) La lumière arrive sur un miroir tip tilt. Ce miroir permet de dirigé la lumière précisément sur une parabole hors axe et ainsi d’injecter la lumière dans une fibre optique. Le cœur de la fibre optique fait 9µm de diamètre. On voit que la précision d’injection (environ 1/10 eme du diamètre) est importante.Ce miroir tip tilt permet aussi d’amélioré l’injection et donc la sensibilité de l’instrument en temps réel. En effet du fait de la turbulence atmosphérique le signal lumineux bouge sur la miroir et il convient dont de le recentrer pour qu’il rentre parfaitement dans la fibre optique. 4)La fibre optique guide la lumière vers le recombineur. Il y a une fibre optique par voie de télescope. Toutes les fibres optiques sont égalisées en longueur entre elle. La précision est ici aussi importante au regard de la longueur de la fibre optique (10µm de différence de longueur pour 1,5 mètre de longueur de fibre).La nécéssité de cette égalisation proviens du fait que chaque longueur d’onde n’intéragi pas de la même façon avec le verre de la fibre optique. Il ya aurait ainsi un brouillage des franges d’interférénce du à la chromaticité différentielle entre les fibres optique. Cela dégrade les performance de l’instrument. 5) La source de calibration.Afin de connaître précisément l’impact de l’instrument sur le signal stellaire il convient d’utiliser une source de calibration. L’objectif ici est de faire parcourir à une source de lumière connu le même chemin optique que la source stellaire pour enregistrer « l’empreinte » de l’instrument. On pourra ainsi soustraire cette « empreinte » au signal enregistrer pour avoir uniquement l’information de la source stellaire. Le signal obtenu est une valeur d’intensité en fonction de la position de la platine de translation piézo électrique. Si on reconstruit le signal on obtient des franges d’interférence. Ces franges donnent l’information sur l’objet stellaire. Leur amplitude, indique si l’object est compact ou étendu sur le ciel. La position des franges (la phase) indique et donne des information de répartition spatiale de l’objet.En recombinant un grand nombre de télescope on obtient suffisamment de donnés pour reconstituer l’image de l’object avec la résolution d’un télescope de 120m. Un des prochains instruments de l’ESO, GRAVITY dont le but est de mesurer entre autre très précisément la trajectoire des étoiles autour du trou noir de la voie lactée recombinera les 4 UTs de l’observatoire de Paranal (VLTI).Il utilisera un composant d’optique intégrée comme Pionier. La grande différence avec Pionier est la complexité de l’instrument due aux grand nombre de sous systèmes nécessaires pour réponde aux besoins de précision pour extrêmement élevé de l’instrument. A savoir, une optique adaptative dédiée pour corriger les turbulences atmosphériques, un suiveur de franges pour « figer » les franges d’interférence pour pouvoir faire des poses longue et ainsi détecter des signaux faibles, une métrologie d’une extrême précision pour connaître au nanomètre près la longueur de chemin optique parcouru par la lumière dans le VLTI, et des systèmes de correction en temps réel ! Pionier permet de tester le VLTI a 4 télescopes et de faire de la science inédite et plus rapidement. Gravity permettra de passer un cap supplémentaire et de prouver l’existence du trou noire de la voie lactée de manière directe.

  15. #14
    enzyox

    Re : Petite virée dans le monde de l’astronomie professionnelle.

    Bonjour voila mon site il parle de tout cela
    lejournalduciel.blogspot.com/

  16. #15
    Optrolight

    Re : Petite virée dans le monde de l’astronomie professionnelle.

    Dans le magazine ciel et espace de mars 2012 , il y a un article sur l'observatoire de paranal (dont je parle dans ce topic) très bien fait. Il explique très bien le fonctionnement.

  17. #16
    Optrolight

    Re : Petite virée dans le monde de l’astronomie professionnelle.

    Première lumière de l'instrument SPHERE.

    http://www.eso.org/public/news/eso1417/

    http://optroastro.fr/index.php

  18. #17
    Optrolight

    Re : Petite virée dans le monde de l’astronomie professionnelle.

    Très bientôt une description de l'instrument Gravity qui vient de faire la une dans les journaux. Je décrirais, son fonctionnement, quels sont les laboratoires français qui y ont participer et comment il compte lever le voile sur les trous noirs !!

    A très vite

    Optrolight

  19. #18
    mobalpha

    Re : Petite virée dans le monde de l’astronomie professionnelle.

    bonjour je cherche à faire un stage dans le milieu de l'astronomie ou de l'astrophysique, qui est ma passion ! si vous avez une idée n'importe laquelle, informez moi !
    ( en sachant que j'habite à Lyon)

  20. #19
    f6bes

    Re : Petite virée dans le monde de l’astronomie professionnelle.

    Citation Envoyé par mobalpha Voir le message
    bonjour je cherche à faire un stage dans le milieu de l'astronomie ou de l'astrophysique, qui est ma passion ! si vous avez une idée n'importe laquelle, informez moi !
    ( en sachant que j'habite à Lyon)
    Bjr à toi,
    Tu déterres une vieille discussion ! Pour un stage tu peux tenter de faire une demande (aves lettre de MOTIVATION)dans un observatoire.
    Le fiston qui avait ton age à l'époque ( en 2éme) avait fait une demande au directeur de l'observatoire de HAUTE PROVENCE.
    Il y a fait un stage de 15 jours. mais les places sont TRES limitées.
    Bonne chance
    "Ce fut la goutte d'eau de trop qui mit le feu aux poudres!"

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