L’instrument s’intéressera aux objets froids émettant principalement des grandes longueurs d’onde comme les disques de poussière où se forment des planètes autour de jeunes étoiles. © Osaka University, Ibaraki University, Alma, ESO

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Astronomie infrarouge : une nouvelle technique d'observation révolutionnaire

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Une équipe française vient de mettre au point un nouvel instrument en rupture avec les techniques classiques d'observation en astrophysique. Celui-ci convertit la lumière infrarouge en fréquences visibles et pourrait permettre de détecter et observer des objets qui étaient, jusque-là, difficilement accessibles. Des applications sont aussi envisagées dans d'autres domaines, comme le diagnostic médical ou le cryptage quantique pour les télécommunications.

Pendant très longtemps, les sources de lumière et les détecteurs dans le domaine du moyen infrarouge ont été les parents pauvres de la photonique. Actuellement, des sources commencent à se développer, mais la détection reste difficile. La découverte de l'équipe du professeur François Reynaud, de l'Institut Xlim (CNRS, université de Limoges), s'appuie sur une nouvelle technique hybride de détection de la lumière. Après une modification de la couleur de la lumière (changement de longueur d'onde), les signaux peuvent être détectés par des dispositifs performants capables de discerner les photons.

Cette technologie utilisée dans le domaine de l'astronomie constitue une rupture totale par rapport aux techniques classiques d'observation astrophysique. Elle concernera principalement des objets astrophysiques froids émettant principalement des grandes longueurs d'onde, telles que des étoiles en début ou en fin de vie, et aussi des exoplanètes.

L'instrument mis au point s’appuie sur une nouvelle technique hybride de détection de la lumière. Ici, une image du prototype. © François Reynaud

Explorer les sources froides de l'univers

Le prototype (photo ci-dessus) a d'ores et déjà été testé avec succès sur Chara, un réseau de six télescopes situé à l'observatoire du Mont Wilson, près de Los Angeles aux États-Unis, où il est parvenu à détecter dans le domaine de l'infrarouge proche. La prochaine étape est le passage aux bandes spectrales du moyen infrarouge, c'est-à-dire vers les grandes longueurs d'onde pour explorer les sources de plus en plus froides de l'univers.

Enfin, cet instrument, initialement utilisé pour l'imagerie astronomique haute définition, pourrait à l'avenir être appliqué à d'autres domaines tels que le diagnostic médical, l'analyse de polluants, la surveillance météorologique dans les aéroports, le fonctionnement optimal des éoliennes ou encore le cryptage quantique dans le domaine des télécommunications.

Cette technologie est soutenue par le CNRS, le Cnes, Thales Alenia Space et Airbus industrie, en collaboration avec l'Agence spatiale européenne, l'ESA, et la Nasa. Les résultats de ces travaux ont été publiés le 2 décembre 2016 dans la revue Physical Review Letters.