Clefs n°58 Automne 2009
Clefs n°58 Automne 2009
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°58 de Automne 2009

  • Périodicité : annuel

  • Editeur : CEA

  • Format : (210 x 297) mm

  • Nombre de pages : 168

  • Taille du fichier PDF : 7,3 Mo

  • Dans ce numéro : dans les secrets de l'Univers.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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110 Des outils pour sonder l’Univers Vue d’artiste de l’E-ELT (pour European Extremely Large Telescope), un télescope de 42 mètres de diamètre que l’ESO est en train d’étudier ; à noter, sur la droite de la vue, les deux voitures qui donnent l’échelle de ce télescope géant. CLEFS CEA - N°58 - AUTOMNE 2009 ELT/METIS, un géant de 42 mètres F ort des succès remportés par le programme Very Large Telescope (VLT), un ensemble de 4 télescopes de 8 mètres de diamètre, l’Observatoire européen austral (European Southern Observa tory/ESO) relève aujourd’hui un nouveau défi : celui de réaliser un télescope doté d'un miroir de 42 m de diamètre (1 300 m²). Construire un miroir de cette surface et d’un seul tenant est aujourd’hui encore totalement impossible. D’où l’idée d’en segmenter la surface en un millier de pièces hexagonales mesurant chacune 1,4 mètre de large. Lourd de 5 000 tonnes (la moitié du poids de la tour Eiffel), ce géant portera le nom d’European-Extremely Large Telescope (E-ELT) et devrait être opérationnel à l’horizon 2018. Son site d’installation ne sera dévoilé que début 2010 : peutêtre le Chili, l’Argentine ou encore l’île de La Palma aux Canaries. Comme son prédécesseur VLT, le télescope E-ELT observera le cosmos, à partir du sol, dans la gamme de rayonnements proche des ultra-violets, visibles et infrarouges. Augmenter la taille d’un télescope présente un double avantage. D’abord, celui de détecter des objets plus faibles ou plus lointains, grâce à une surface collectrice plus grande. Ensuite, celui de voir les objets avec une finesse de détail plus grande. En effet, suivant le phénomène physique de diffraction de la lumière, l’image d’un objet ponctuel à travers un télescope ne donne pas un point, mais une tache, dite « tache de diffraction ». En conséquence, plus le diamètre du télescope s’avère grand, plus cette tache est petite. Ainsi la tache de diffraction d’une étoile, à travers l’E-ELT, aura-t-elle une surface 25 fois plus petite et que celle des images produites jusque-là par VLT. Ces deux avantages combinés permettront de conduire des programmes uniques, notamment celui d’étudier les disques entourant les étoiles, lieux de formation des planètes, voire d’observer directement l’émission thermique d’exoplanètes géantes. (1) Il s’agit du rayonnement ayant une longueur d’onde située entre 5 et 25 micromètres. Parallèlement aux études menées en vue de la réalisation du télescope E-ELT, l’ESO a lancé plusieurs appels d’offre aux laboratoires européens concernant les instruments dédiés aux foyers du télescope. Compte tenu de son expérience exceptionnelle dans le domaine de l’infrarouge dit « moyen » (1), le Service d’as trophysique (SAp) du CEA (Irfu) a rejoint un consortium de laboratoires dirigé par l’Obser vatoire de Leiden (Pays Bas) pour mener les études préliminaires sur le futur instrument METIS (pour Midinfrared E-ELT Imager and Spectrograph) prévu pour équiper l’E-ELT. Outre l’étude des cryomécanismes développés avec le Service d'ingénierie des systèmes (SIS), le SAp a pris en charge l’imagerie d’objets avec un fort contraste d’intensité (par exemple, le cas d’une planète située à côté d’une étoile) qui nécessite des modes d’observation particuliers comme la coronographie ou l’imagerie différentielle. Le domaine du rayonnement infrarouge moyen s'est développé en trente ans d'une manière impressionnante. Au début des années 1990, le SAp figurait déjà en pionnier en matière d’imagerie du cosmos à partir du sol dans ce type de rayonnement, notamment grâce à des matrices de détecteurs développées par le Laboratoire d’électronique et de technologies de l’information (Leti) – sous-produit des importants développements de matrices de détecteurs réalisés dans le cadre du projet spatial ISOCAM. À l’époque, les images ne dépassaient pas les quelques milliers de pixels et provenaient d’un télescope de quelques mètres de diamètre seulement. Trente ans après, nous allons pouvoir accéder à des images d’un million de pixels obtenues avec un télescope 100 fois plus puissant, soit une progression d’un facteur 100 000 ! > Pierre-Olivier Lagage et Eric Pantin Service d’astrophysique (SAp) Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers (Irfu) Unité mixte de recherche astrophysique interactions multi-échelles (CEA-Université de Paris 7-CNRS). Direction des sciences de la matière (DSM) CEA Centre de Saclay (Orme des Merisiers) ESO
Une centaine de télescopes en réseau pour CTA carte de significativité du plan galactique avec HESS (temps d’exposition réels) carte de significativité du plan galactique avec CTA ou AGIS (temps d’exposition uniformes sur la carte) Figure 1 Amélioration de la carte astronomique du plan galactique prédite en passant de HESS au CTA. Le nombre de sources détectées devrait s’accroître de plus d'un ordre de grandeur. D ans le sillage de l’expérience européenne HESS (pour High Enegy Stereoscopic System) (1) et de ses succès dans le domaine de l’observation en astronomie gamma de très haute énergie, le futur CTA (pour Cherenkov Telescope Array) s’inscrit dans le grand projet de réseau européen de télescopes Cherenkov de nouvelle génération. Son originalité réside dans la position de ses deux réseaux d'imageurs Cherenkov atmosphériques. Le premier, implanté dans l'hémis - phère Nord, observera dans la bande de basse énergie allant de 10 GeV à 1 TeV. Son jumeau sera positionné dans l'hémisphère Sud et dédié à la bande d'énergie allant de 10 GeV à 100 TeV. Au cœur du réseau CTAsud figurent quatre télescopes dotés de miroirs d’environ 20 mètres de diamètre. Un anneau formé par plusieurs dizaines de télescopes de douze mètres de diamètre, semblables à ceux équipant déjà le télescope HESS, formera un premier cercle autour de ces instruments – dispositif complété par un deuxième cercle d’une autre dizaine de télescopes, possédant des miroirs de six mètres de diamètre. Avec ce dispositif complexe, (1) En hommage au physicien autrichien Victor Hess (1883- 1964), prix Nobel de physique, en 1936, pour la découverte du rayonnement cosmique. 3. Voir plus large le CTA observera des flux de rayonnement dix fois plus faibles que ceux détectés actuellement par HESS. Avec l’introduction d’un nombre important de télescopes dans le réseau, le nouveau CTA sera bientôt capable d’obtenir des résolutions angulaires de l'ordre de la minute d'arc. Plusieurs équipes de chercheurs, majoritairement européennes, collaborent à la conception et la construction du CTA. Pour la France, il s’agit du CEA avec l’Irfu et du CNRS avec l’Institut national de physique nucléaire et de physique des particules (IN2P3) et l’Institut national des sciences de l’Univers (Insu). Actuellement en cours, la phase de conception et de construction des prototypes se poursuivra jusqu'en 2011-2012. Le projet CTA figure sur la feuille de route du Forum stratégique européen pour les infrastructures de recherche (European Strategy Forum on Research Infrastructures/Esfri) et participe à deux réseaux européens ERAnet : Astro Particle ERAnet (ASPERA) et Astronet. > Jean-François Glicenstein Service de physique des particules (SPP) Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers (Irfu) Direction des sciences de la matière CEA Centre de Saclay (Orme des Merisiers) Euclid, cartographe du ciel extragalactique est le mathématicien grec Euclide qui a donné C’son nom au futur télescope chargé d’explorer la part sombre de l’Univers, celle qui échappe encore à l’observation des chercheurs, à savoir, l’énergie noire et la matière noire – soit près de 95% de cet Univers. Cette mission d’étude utilisera comme données la cartographie du ciel extragalactique. Actuellement en cours d’étude de faisabilité, le projet Euclid a déjà été présélectionné par l’Agence spatiale européenne (ESA) dans le cadre de son programme Cosmic Vision 2015-2025. S’il est définitivement choisi, son lancement pourrait avoir lieu en 2017. S.Funk, J-A. Hinton, G. Hermann, S. Digel CLEFS CEA - N°58 - AUTOMNE 2009 111



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