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PIONIER : un interféromètre grenoblois en partance pour le VLT au Chili

Publié le 20 octobre 2010

Une équipe de chercheurs du Laboratoire d'astrophysique de Grenoble1 (LAOG - UJF/CNRS) vient de mettre au point un interféromètre aux propriétés nouvelles pour explorer les étoiles : un instrument qui porte bien son nom, PIONIER pour "Precision Integrated Optics Near-infrared Imaging ExpeRiment".
PIONIER est destiné à équiper le Very Large Telescope de l'ESO (
European Southern Observatory) sur le plateau de Paranal au Chili.

Pionnier ? Il l'est sans conteste au niveau technologique. « Pour la première fois nous allons pouvoir faire fonctionner ensemble les 4 télescopes du VLTI. Les interféromètres actuellement installés comme AMBER ou MIDI n'utilisent que 2 ou 3 télescopes simultanément », commente Jean-Baptiste Le Bouquin,  coordinateur scientifique du projet.

Les faisceaux des quatre télescopes du VLTI sont conditionnés par les bancs optiques (arrière plan) et arrivent au composant d'optique intégrée (entre deux plaques verticales, au centre) via quatre fibres optiques. Ces signaux sont recombinés par le composant vers 24 sorties distinctes, elles-mêmes reprises par un train optique (en bas à gauche) qui les projette sur un détecteur refroidi, dans le cryostat (hors champ). Le détecteur les convertit en signaux électroniques. L'image astronomique sera obtenue après plusieurs nuits d'observation et un traitement mathématique complexe. © Bernard Lazareff, LAOG

Sur la table du laboratoire, 4 ensembles de miroirs reçoivent la lumière des 4 télescopes et la relayent jusqu'à une petite plaque de silicium. « L'innovation grenobloise tient dans ce composant d'optique intégrée, IONIC, qui permet de rendre l'instrument particulièrement efficace et compact. Sans cette technologie, il aurait été impossible de superposer la lumière de 4 faisceaux de manière aussi simple et précise ».

Le composant IONIC est l'aboutissement et la valorisation de 10 ans de recherche & développement entre le LAOG et le CEA/LETI. « C'est un bon exemple de la complémentarité entre la recherche fondamentale et les développements technologiques sur la plateforme grenobloise ». De son côté, la caméra qui enregistre les « battements » entre les signaux des 4 télescopes a été prêtée par des partenaires du projet aux Etats-Unis (JPL/NASA).

Grâce à ces investissements en R&D et à ces collaborations actives, le projet a pu être mené à terme en un temps très court (18 mois depuis la prise de décision). L'intégration étroite de PIONIER dans le système de contrôle du VLTI a été rendue possible par une collaboration constructive avec l'équipe technique de l'ESO. Les matériels spécifiques ont nécessité un investissement de 200 000 €, financé par l'université Joseph Fourier (UJF), par des programmes nationaux CNRS-INSU et un financement interne.

« PIONIER va améliorer les capacités scientifiques des télescopes VLTI au-delà de la génération actuelle d'instruments et défricher le terrain en vue de la mise en service d'instruments plus puissants et complexes, encore en cours de développement », insiste Gérard Zins, le chef de projet.

Combinés grâce à l'instrument PIONIER, les 4 télescopes du VLTI permettent d'atteindre la résolution angulaire d'un télescope virtuel de 120 m de diamètre. Cette capacité à distinguer de très fins détails rend possible le programme astronomique axé sur l'observation directe du proche environnement des étoiles à différentes étapes de leur vie. Le bestiaire des objets observés sera riche : étoiles en interaction, vents stellaires, disques de gaz et de poussière, compagnons faibles, planètes. « En particulier, PIONIER va nous permettre de mieux comprendre la taille et la structure des disques autour des étoiles jeunes qui sont les lieux supposés de la formation planétaire... La cerise sur le gâteau serait pour nous la mise en évidence d'indices de la naissance de planètes dans ces disques », s'enthousiasme Jean-Baptiste Le Bouquin.

Le calendrier du projet :

  • 6 octobre 2010 : l'instrument est parti de Grenoble en avion,
  • 19 octobre 2010 : l'équipe remonte l'instrument sur le VLT,
  • 24-25 octobre 2010 : premières observations, obtention des premières franges interférométriques,
  • 27 novembre-2décembre 2010 : 5 nuits de tests et d'observations,
  • Décembre 2010 : démarrage des programmes scientifiques.
Découvrez l'instrument, quelques jours avant son départ pour l'Amérique du Sud, à travers le film réalisé par l'UJF.



1. Le LAOG fait partie de l'Observatoire des sciences de l'univers de Grenoble (OSUG - CNRS/UJF/INPG). L'équipe projet est coordonnée par Gérard Zins, ingénieur de recherche CNRS et chef de projet, Jean-Baptiste Le Bouquin, astronome à l'OSUG, coordinateur scientifique, et Bernard Lazareff, astronome OSUG, coordinateur technique, sans oublier Jean-Philippe Berger, astronome OSUG, actuellement en poste à l'ESO, et qui est à l'origine de cette aventure.

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