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En images : Prima, l'interféromètre du grand télescope VLT

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L'instrument d'interférométrie Prima monté sur le télescope géant VLTI, de l'ESO, vient de fonctionner pour la première fois. A terme, il permettra de distinguer des sources beaucoup plus faibles que tous les interféromètres actuels. Découvrez-le en images.

Les FSU (Fringe Sensor Units), c'est-à-dire les détecteurs de franges. © Françoise Delplancke

Pour un télescope, l'interférométrie consiste à combiner la lumière reçue de deux instruments ou plus. En pratique, la définition obtenue (mais pas la quantité de lumière reçue) équivaut à celle que fournirait un télescope unique dont le diamètre de l'objectif serait égal à la distance entre les instruments. Au VLTI (Very Large Telescope Interferometer), installé sur le Cerro Paranal (Chili), cette distance est de 200 mètres.

L'interférométrie est connue depuis longtemps mais un nouvel instrument, Prima (Phase Referenced Imaging and Microarcsecond Astrometry), apporte une possibilité rare : recueillir les données de deux sources simultanément. La plus brillante des deux est utilisée pour se caler sur l'autre, qui peut ainsi être suivie plus longtemps qu'au moyen des interféromètres traditionnels. Cette technologie novatrice a déjà été utilisée mais Prima constitue le premier instrument de cette catégorie qui soit accessible à tous les astronomes.

Françoise Delplancke, ingénieur travaillant sur le VLT, a confié à Futura-Sciences quelques images de cet instrument exceptionnel.

Schéma de principe de Prima. Crédit ESO

La précision attendue de Prima sera de l'ordre de dix microsecondes d'arc, inégalée actuellement, aussi bien du sol qu'en orbite. Selon Gerard T. van Belle, de l'ESO, il sera ainsi possible non seulement de détecter des exoplanètes, mais aussi, en se basant sur l'ampleur de l'oscillation induite, d'en mesurer la masse. Prima constituera aussi la clef pour l'imagerie de sources très faibles au moyen des instruments Amber et Midi du VLTI.

Diagramme de fonctionnement de Prima. Crédit ESO

Les différentes pièces composant Prima avaient été livrées au sommet du Paranal fin juillet dernier, l'ensemble représentant une soixantaine de caisses pour un total de 10 tonnes de matériel, avant d'être intégrées et testées au cours du mois suivant. Le 2 septembre, les deux télescopes auxiliaires de 1,8 m du VLTI transmettaient la lumière des étoiles vers le système primaire de l'instrument, et la première frange (l'équivalent de la première lumière pour un télescope) était détectée par le FSU (Fringe Sensor Unit). Trois jours plus tard, l'expérience était répétée en utilisant la poursuite active, permettant de compenser la turbulence atmosphérique.

Ces débuts réussis marquaient la première phase importante de l'ambitieux programme défini par Françoise Delplancke : « de nombreuses activités devaient toute être réussies simultanément pour que ceci se produise, mais l'assemblage, l'intégration, et la vérification se sont déroulées sans problème. J'ai été satisfaite par la façon dont était facile et fiable le cheminement de frange, pour notre premier essai ».

Les DDL (Differential Delay Lines) dans leurs cuves à vide. © Françoise Delplancke
Les DDL avec leur métrologie. © Françoise Delplancke
La stabilisation du laser de mesure (fréquence stable a 10-9. © Françoise Delplancke

Mise en route et mise à disposition de Prima

Quatre nouvelles mises en route sont programmées au cours de la prochaine période de six mois, qui verront la caractérisation de la frange en suivant le modèle d'une étoile simple. Les observations de deux étoiles distinctes débuteront l'année prochaine, et se poursuivront en mode double-étoile, avec les premières mesures astrométriques de Prima. Directement après auront lieu les premières opérations sérieuses de recherche de planètes.

Prima est un projet conduit par l'ESO, avec la contribution des observatoires de Genève (Suisse), du MPIA Heidelberg, du Landessternwarte Heidelberg, de l'Université de Leide, de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, de l'Institut de Microtechnologie de Neuchâtel et du MPE Garching. Prima rassemble aussi en qualité de partenaires industriels TNO et Thales Alenia Space.