Accueil du projet de télescope dilué (LDT)

PRESENTATION DU PROJET

New A&A publication (October 2014): Fringes obtained on Deneb, and characterisation of the system (S/N; guiding performances; etc.). : see ArXiv

The main goals of this project were to explore opto-mechanical solutions to stabilize optics attached under cables, and to test this interferometer in real conditions (stellar fringes detection; S/N measurement; guiding performances; etc.). These goals have been fully reached and the experiment at OHP is now closed. The Carlina optical architecture could have many advantages for future projects: Planet Formation Imager, Post-ELTs, Interferometer in space, etc.

Historic:

L'équipe de l'observatoire de Haute-Provence a recherché de nouvelles solutions pour augmenter la puissance (sensibilité et capacité à voir des détails) des futures générations de télescopes et d'interféromètres.

Photos S. Dumont & V. Ruffe
  • Photos S. Dumont & V. Ruffe


Depuis la lunette de Galilée d’un diamètre de quelques centimètres, la taille des télescopes n’a cessé d’augmenter et avec elle leur capacité à voir des détails dans l’univers. Ainsi, à chaque fois qu’un instrument de plus grande taille a été mis en service, des découvertes importantes ont été réalisées. Quelques exemples caractéristiques : en 1610 Galilée découvrit les satellites de Jupiter, en 1890 Michelson mesura leur diamètre avec une lunette de 30 cm (méthode d’interférométrie Fizeau), puis en 1920 avec une poutre de 7 m pour augmenter la résolution du télescope du Mont Wilson de 2 .5 m, il mesura le diamètre de l’étoile super géante Betelgeuse… Depuis, des interféromètres (I2T, VLTI, CHARA, Keck, etc.) constitués de 2 à 6 télescopes espacés de 100 à 400 m, ont observé un grand nombre d’étoiles et produisent de plus en plus de publications. Toutefois leur capacité d’imagerie et leur sensibilité (pour observer des objets peu lumineux) restent limitées car ces systèmes complexes ne peuvent pas fonctionner avec beaucoup d’ouvertures (télescopes).

Aujourd’hui, les télescopes les plus grands au monde ont des miroirs de 10 m de diamètre. Ils ont par exemple permis de confirmer la présence d’un trou noir au centre de notre galaxie grâce à l’observation du mouvement des étoiles tournant autour de ce corps super massif. La course internationale vers des télescopes de plus en plus grands continue. Ainsi, l’Europe doit prochainement construire un télescope d’environ 40 m de diamètre (E-ELT). Cependant, nombres de sujets astrophysiques, comme l’imagerie de la surface des étoiles (>50m) et plus tard de la surface des exoplanètes (>10 km), nécessiteront des télescopes encore plus grands. Dans cette optique, nous avons construit à l’observatoire de Haute-Provence un démonstrateur technique d’un nouveau type, constitué d’un grand nombre de petits miroirs espacés les uns des autres pour former un télescope dilué géant.

Le projet de télescope dilué:

Nous avons construit à l'observatoire de Haute-Provence (OHP) un démonstrateur  technique de télescope dilué. Celui-ci est constitué d'un réseau de miroirs épousant au sol la courbure d'un miroir sphérique virtuel géant. Une optique focale récupère l'image des étoiles formée au dessus de ce réseau de miroirs. Elle est portée par des câbles suspendus entre deux montagnes et ou Pylônes, (ou accrochés sous un ballon à hélium comme c'était le cas à l'OHP les premieres années). Cet interféromètre a donc une architecture opto-mécanique qui ressemble à celle d'un télescope classique fonctionnant sans lignes à retard. On profite de la stabilité du sol. Par contre, il faut positionner très précisément dans le ciel une nacelle focale accrochée à des câbles. L'un des objectifs du prototype de l'OHP était de mettre au point les asservissements et la métrologie pour stabiliser la nacelle sous un ballon.

Par ailleurs, la future génération d’interféromètres devra répondre à un certain nombre de contraintes :

-       Atteindre des bases supérieures à 100 m

-       Couverture uv riche (grand nombre d’ouvertures)

-       Magnitude limite >12 (en pratique, la magnitude actuelle est limitée à environ 10-12)

-       Instrumentation de pointe : OA, Coronographe, spectro-polarimètre, etc.

Nous pensons que l'architecture d'un télescope dilué utilisant un miroir sphérique est une excellente solution pour répondre à l’ensemble de ces critères. C'est ce que nous avons démontré à l'observatoire de Haute-Provence. Sur la base des résultats obtenus avec le prototype de l'observatoire de Haute-Provence, l'objectif est ensuite de proposer à la communauté scientifique la construction d'un LDT ou VLDT (Very Large Diluted Telescope).

Le nom de Very Large Diluted Telescope fait référence à un télescope dont la surface équivalente serait celle d'un VLT (8m de diamètre) mais avec la résolution angulaire d'un télescope de 100 m.

Dans un futur plus lointain, il est imaginable de construire un E-LDT pour Extremly Large Diluted Telescope. Un E-LDT aurait la surface collectrice d'un ELT mais serait dilué sur une très grande ouverture (500 m - 1 km).

Tous les types de "recombineurs" peuvent être envisagés pour ces Télescopes Dilués: densifié, fizeau, réarangement de pupille (avec ou sans fibres optiques), etc.

Résultats déjà obtenus:

La construction d’un prototype a débuté en 2002. Deux miroirs espacés de 40 cm ont permis d’obtenir des franges sur Vega en Mai 2004 (Le Coroller, Dejonghe et al. 2004). Ce résultat a démontré la possibilité de guider sur des franges avec une nacelle accrochée à des câbles. Toute fois, en 2004, le montage était très simplifié et fonctionnait avec deux miroirs proches et simplement un CCD dans la nacelle focale.

Nouveau:

En 2011, nous avons réussi à régler au micron des miroirs fortement espacés sous une optique accrochée à un ballon à Hélium à 150 m au dessus du sol. Cet "alignement" utilise une métrologie originale (la métrologie est stabilisée avec une précision de 200 microns alors que le ballon bouge de plusieurs dizaines de mètres dans le vent). En 2013, nous avons obtenu des Franges stellaires sur Deneb et fini de caractériser l'ensemble du système (S/N, qualité du guidage, améliorations futur envisageable, etc.). Voir article de 2014

Dans le futur, les télescopes dilués ouvriront de nouveaux champs de recherche en astrophysique, en imageant la surface d’étoiles, l’aplatissement d’étoiles Be, en séparant des exo-planètes de leur étoile, en observant l'image de microlentilles gravitationelles, les AGN, etc.

Ce projet a été soutenu par l'OSU Pytheas, l'INSU (CNRS), l'ASHRA et le Collège de France