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Le spectrographe MUSE se modernise (ESO)

spectrographe MUSE Ci-dessus figurent deux images de la nébuleuse planétaire NGC 6369 : l’une acquise classiquement (à gauche), la seconde utilisant l’AOF (à droite), qui corrige des effets de la turbulence dans la basse atmosphère. L’AOF offre une vue plus nette des objets célestes et donne accès à des structures plus fines et moins brillantes. Crédit: ESO/P. Weilbacher (AIP)

Le spectrographe MUSE se modernise

L’ESO a publié la première image prise par le spectrographe MUSE depuis qu’il a été couplé à une optique adaptative de pointe sur le télescope UT4 du Very Large Telescope européen au Chili. Cette  optique adaptative vise à compenser le brouillage des images généré par l’atmosphère de la Terre, et donc à permettre à MUSE d’acquérir des images bien plus nettes et contrastées qu’auparavant. A présent, MUSE peut étudier les objets les plus faibles de l’Univers.

Communiqué de presse publié par l’ESO le 02/08/2017

L’installation d’optique adaptative (AOF) est un projet à long-terme destiné à doter d’un système d’optique adaptative les instruments du quatrième télescope (UT4) du Very Large Telescope (VLT) de l’ESO – le premier d’entre eux à en bénéficier est MUSE, l’explorateur spectroscopique à unités multiples. L’optique adaptative vise à compenser le brouillage des images généré par l’atmosphère de la Terre, et donc à permettre à MUSE d’acquérir des images bien plus nettes et contrastées qu’auparavant. A présent, le spectrographe MUSE peut étudier les objets les plus faibles de l’Univers.

“Désormais, même lorsque les conditions météorologiques ne sont pas parfaites, les astronomes peuvent acquérir des images de qualité exceptionnelle grâce à l’AOF”, explique Harald Kuntschner, scientifique du projet AOF à l’ESO.

 IC 4406

Le couplage de l’AOF avec le spectrographe MUSE permet d’obtenir des images bien plus nettes et dotées d’une plus grande plage dynamique d’objets célestes telles les nébuleuses planétaires. Ces nouvelles observations de IC 4406 ont révélé la présence de structures en forme de coquille demeurés jusque là invisibles, aux côtés de structures de poussière sombre plus familières. Ce qui a valu à cette nébuleuse d’être baptisée Nébuleuse de la Rétine. Sur cette image figure une infime fraction de l’ensemble des données collectées par MUSE au moyen du système AOF. Elle témoigne du potentiel augmenté de l’instrument MUSE équipé de l’AOF. Crédit: ESO/J. Richard (CRAL)

Après avoir effectué quantité de tests sur le nouveau système, l’équipe d’astronomes et d’ingénieurs s’est vue récompensée par l’obtention d’une série d’images spectaculaires. Les astronomes ont pu observer les nébuleuses planétaires IC 4406 dans la constellation du Loup et NGC 6369 dans la constellation d’Ophiuchus. Grâce à l’AOF, les images acquises par MUSE se sont révélées bien plus nettes que celles obtenues par le passé. Des structures en forme de coquille  sont ainsi apparues sur les clichés de IC 4406. L’AOF, qui a permis ces observations, est composé de nombreux éléments travaillant de concert. Parmi ceux-ci figurent l’ensemble de quatre étoiles guides laser (4LGSF) et le miroir secondaire déformable très mince de l’UT4. L’ensemble 4LGSF émet quatre faisceaux laser de 22 watts destinés à exciter les atomes de sodium présents dans la haute atmosphère, et donc à générer des étoiles artificielles dans le ciel. Les capteurs du module d’optique adaptative GALACSI (Correcteur Adaptatif de Basse Couche Atmosphérique pour l’Imagerie Spectroscopique) utilisent ces étoiles guides artificielles pour déterminer les conditions atmosphériques au moment de l’observation. Chaque millième de seconde, le système AOF calcule la distorsion à appliquer au miroir secondaire déformable du télescope pour compenser les perturbations atmosphériques locales. GALACSI corrige notamment des effets de la turbulence régnant au sein de la couche atmosphérique de mille mètres d’épaisseur surplombant le télescope. Selon les conditions, la turbulence atmosphérique peut varier avec l’altitude. Toutefois, les études ont montré que la majorité des perturbations atmosphériques se produisent dans cette basse couche de l’atmosphère.

“Adopter le système AOF revient à élever le VLT de quelque 900 mètres – et donc à le maintenir au-dessus de la couche atmosphérique la plus turbulente” précise Robin Arsenault, chef du projet AOF. “Par le passé, acquérir des images d’une plus grande netteté supposait de trouver un site plus approprié ou d’utiliser un télescope spatial. Aujourd’hui, grâce à l’AOF, nous sommes en mesure de créer de meilleures conditions d’observation à l’emplacement même où nous nous trouvons, et ce, à un coût nettement plus abordable !”

Les corrections apportées par l’AOF rapidement et de manière continue améliorent la qualité de l’image en concentrant la lumière pour former des images plus fines permettant ainsi à MUSE d’acquérir des détails mieux résolus et de détecter des étoiles plus faibles qu’auparavant. La correction qu’apporte GALACSI s’applique actuellement à un champ de vision étendu. Elle ne constitue qu’une première étape. Une évolution de GALACSI est prévue pour 2018. Ce second mode, doté d’un champ de vision étroit, permettra de corriger des effets de la turbulence à toute altitude, et donc d’observer de plus petites régions du ciel avec une résolution encore accrue.

“Voici seize ans, lorsque nous avons proposé de construire l’instrument révolutionnaire MUSE, nous avions l’intention de le coupler à un autre système très avancé, l’AOF”, explique Roland Bacon, responsable du projet MUSE. “Le potentiel de découverte de MUSE, déjà important, se trouve désormais augmenté. Notre rêve devient réalité.”

La première lumière de l’AOF (anglais)

La nouvelle installation d’optique adaptative AOF vient d’ouvrir les yeux. Couplée à l’instrument révolutionnaire MUSE, elle constitue l’un des systèmes les plus avancés et les plus puissants, technologiquement parlant, jamais construits pour les besoins de l’astronomie sol.

L’un des principaux objectifs scientifiques du système est d’observer des objets peu lumineux de l’Univers lointain avec la meilleure qualité d’image possible, ce qui nécessitera de nombreuses heures d’exposition. Joël Vernet, responsable scientifique des projets MUSE et GALACSI à l’ESO, précise :

“Nous souhaitons tout particulièrement observer les galaxies les plus petites et les moins brillantes situées aux distances les plus lointaines. Ces galaxies en cours de formation – encore au stade de l’adolescence – offrent les clés de compréhension de la formation des galaxies.”

MUSE n’est pas le seul instrument à bénéficier de l’AOF. Dans un futur proche, un autre système d’optique adaptative baptisé GRAAL sera connecté à l’instrument HAWK-I opérant dans l’infrarouge, dans le but d’affiner sa vision de l’Univers. S’ensuivra la mise en service d’ERIS, un nouvel instrument doté d’une grande puissance.

“L’ESO pilote le développement de ces systèmes d’optique adaptative, tel l’AOF qui ouvre la voie à l’Extremely Large Telescope de l’ESO” ajoute Robin Arsenault. “Travailler sur l’AOF a permis aux scientifiques, ingénieurs et industriels que nous sommes d’acquérir une expérience et une expertise inestimables, qui nous seront fort utiles pour relever les défis de la construction de l’ELT”.

Source

L’intégralité du communiqué de presse publié par l’ESO le 02/08/2017 est ici.