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Mieux voir les étoiles et leurs planètes : la percée des interféromètres et hypertélescopes
Antoine LabeyrieCollège de France & Laboratoire d’Interféromètrie Stellaire et Exo-planétaire ( LISE)
Laboratoire d’Interféromètrie Stellaire
et Exo-planétaire ( LISE) du Collège De France
• Localisations:– Observatoire de Haute-Provence – Observatoire de la Cote d’Azur à Calern– Institut d’Astrophysique à Paris
• Personnels: – A.Labeyrie, R.Krikorian, Collège de France – O.Lardière, V.Borkowski ( post doc Collège de France)– J.Dejonghe et David Vernet, techniciens Collège de France– V.Olivo admnistratif , Collège de France
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Résoudre les noyaux actifs…
… voir le trou noir géant ?
Mieux voir les étoiles et leurs planètes : la percée des interféromètres et hypertélescopes
Antoine LabeyrieCollège de France & Laboratoire d’Interféromètrie Stellaire et Exo-planétaire ( LISE)
Interféromètre
• Marche encore avec deux éléments : image dégradée, mais sans perte de résolution
Interféromètre Fizeau
Pour résoudre mieux que les télescopes,
l’interféromètre doit être plus grand !
• Michelson (1920): 6,5m puis 17m• I2T (1974) : 12m puis 100m• CHARA (1999): 330m• SUSI (2006 ?): 640m• Futurs interféromètres:
– jusqu’à 10 km sur Terre ?– jusqu’à 100km, puis 100,000 km dans l’espace ?
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Premières interférences avec deux télescopes ( Nice, 1974)
• Very Large TelescopeObservatoire Européen Austral ( Chili)
• Quatre télescopes de 8m, couplés optiquement pour l’interféromètrie
• Base 120m
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• Keck ( Hawaïï) : deux télescopes mosaïques de 10m Base 85m
• Améliorer un million de fois la résolution par rapport a la turbulence, jusqu’à la micro-seconde d’arc
• avec des bases de 10km
• … dans l’espace : 100 km• … puis 100 000km, imagerie de pulsars• Imagerie directe avec des ouvertures nombreuses
Perspectives de l’interféromètrie
au sol et dans l’espace
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Exo-Terre à 10 années lumière
Une voie nouvelle:
les hypertélescopes
• Les télescopes sont limités en dimension: 30 à 100m • Les interféromètres classiques ne donnent pas d’images
instantanées• Les hypertélescopes, « interféromètres imageurs multi-
ouverture » donnent des images instantanées à haute résolution (Labeyrie, A&A, 1996)
Davantage d’ouvertures:
hypertélescope
• Interféromètre imageur, multi-ouvertures, à pupille densifiée
• Forme directement des images….• ….dans un champ réduit• Plus lumineux qu’un Fizeau
Pupille de sortie
ouverture
Principe des hypertélescopes« interféromètre imageur multi-ouverture à pupille densifiée »
foyer Fizeau
Telescopesde Galilée inversésOptique diluée
Architectures d’hypertélescopes
• plat
• paraboloïde• sphérique
Hypertélescope « à plat » au Dome C ? Proposition « KEOPS » (Vakili et al. 2004)
Telescopes de 1.5 m, base kilométrique
suspendu à 3 ballons • Miroirs (30cm) actifs aux nœuds d’un filet• Forme parabolique F/1• Globalement pointé par 2 ou 3 treuils• Dimension 1 km ?• Projet en cours pour calculs mecaniques
« Perce-neige » : hypertélescope parabolique
au Dôme C (Antarctique)
Maquette de « Perce-neige » hypertélescope parabolique pointable
hypertélescope sphérique CARLINA
Correcteur d’aberration spherique
Carlina acanthifolia
Version optique, dilue d’Arecibo (Pouerto Rico)
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CARLINA-2 à Calern• doline pour diamètre 30 à 50m
Hypertélescope sphérique de 1,5km aux Canaries ?Miroirs sur l’intersection entre le cratere et une sphere
Essai d’hypertélescope à l’Observatoire de
Haute Provence ( Le Coroller, Dejonghe et al., 2004)
caméra au foyer
centre de courbure
Miroir élémentaire et viseur de Carlina-1 à l’OHP
• Actuellement 3 miroirs de 25cm – Bases de ~10m– Base jusqu’a 18m possible
• Franges obtenus pour 2 miroirs• Franges 3 miroirs d’ici l’automne
Franges du prototype Carlina 1 ( Le Coroller et al., 2004)
• Véga, 2 ouvertures de 5 cm, espacées de 40cm
• Séquence toutes les 20 millisecondes
Hypertélescope dans l’espace
(Boccaletti et al., Icarus, May 2000)
densifieur de pupille
coronographe
M2
M3
M1
Version spatiale proposée à la NASA• première étude par Boeing/SVS• précurseur LUCIOLA étudié au LISE avec Alcatel
• 1300 miroirs fixes de 3m …
• … bulle diamètre 200 km
• pour ouverture 100km …
• … contenant 100 miroirs de 3m
• Flotille diluée de 3,6 km au foyer, mobile
Exo-Earth Imager, forme bulle compacte
Flotille focale M2
Flotille “bulle” sphérique M1
Dans 20 ans ? Exo-Earth Imager
150 miroirs de 3mSur diamètre 150 km
Image directe de Terre à 3pc Pose 30mnLa verdure réfléchit l ’infra-rouge proche
Fonction d’étalement
Conclusions
• Gros progrès en vue pour observer les exo-planètes …
• … avec leurs détails…
• … pour chercher des signatures de vie photosynthétique
• … et d’ intelligence
• Et pour mieux voir les étoiles
• Et les galaxies