Crédit d'image: USNO
Les astronomes de plusieurs observatoires américains ont annoncé qu'ils avaient réussi à fusionner la lumière de six télescopes indépendants pour former une seule image haute résolution d'un système multi-étoiles distant. Pour créer une image avec ce niveau de détail, un seul télescope devrait avoir une largeur de 50 mètres - plus grand que tout ce qui existe actuellement. Cette technique, appelée interférométrie, a déjà été utilisée avec des paires de télescopes, mais jamais avec jusqu'à six.
Des astronomes de l'US Naval Observatory (USNO), du Naval Research Laboratory (NRL) et du Lowell Observatory ont annoncé aujourd'hui qu'ils avaient réussi à combiner la lumière de six télescopes indépendants pour former une seule image haute résolution d'un système lointain à plusieurs étoiles. . C'est la première fois que cela est réalisé dans la région optique du spectre électromagnétique. L’interféromètre optique prototype de la Marine (NPOI) sur le site Anderson Mesa de Lowell Observatory près de Flagstaff, en Arizona, a observé le système à trois étoiles Eta Virginis, situé à environ 130 années-lumière de la Terre.
«Cette évolution permet de« synthétiser »des télescopes avec des ouvertures supérieures à des centaines de mètres», explique le Dr Kenneth Johnston, directeur scientifique de l'Observatoire naval. «Cela conduira à l'imagerie directe des surfaces des étoiles et des taches stellaires, analogue aux taches solaires sur le Soleil. Cette technologie peut également être appliquée aux systèmes spatiaux pour la télédétection de la Terre et d'autres objets du système solaire, ainsi qu'aux étoiles et aux galaxies. »
Les interféromètres optiques combinent la lumière de plusieurs télescopes indépendants pour former un télescope «synthétique» dont la capacité de faire une image à haute résolution est proportionnelle à la séparation maximale des télescopes. Ils sont la réponse aux coûts prohibitifs et aux immenses difficultés techniques de la construction de télescopes monolithiques extrêmement grands monolithiques. Étant donné que la vitesse à laquelle une ouverture de télescope géant est synthétisée avec un réseau d'interféromètres est égale au nombre de combinaisons entre deux télescopes du réseau, la combinaison des six télescopes NPOI a plus que quadruplé la capacité de NPOI à collecter des données sur ses concurrents.
L'USNO et le NRL, en collaboration avec l'Observatoire Lowell et avec le financement de l'Office of Naval Research et de l'Oceanographer of the Navy, se sont associés en 1991 pour construire l'instrument. Des observations stellaires ont été effectuées avec un réseau à trois stations depuis sa «première lumière» en 1996.
Cependant, en raison de la difficulté technique associée à la connexion d'un petit nombre de télescopes séparés, les capacités de haute résolution des interféromètres optiques n'ont été utilisées à ce jour que sur des sources stellaires relativement simples. Les questions de base, telles que le diamètre apparent d'une étoile ou l'existence et les mouvements des compagnons stellaires à proximité, sont facilement répondues pour de telles sources. Cependant, pour augmenter la résolution spatiale et la sensibilité à la structure stellaire, les interféromètres doivent relier plus de télescopes ensemble pour fournir un échantillonnage uniforme de l'ouverture synthétisée. Trois télescopes combinés fournissent trois mesures dans l'ouverture synthétisée, mais six télescopes fournissent 15 combinaisons.
Pour fusionner les six faisceaux, l'équipe NPOI a conçu un nouveau type de combineur de faisceaux hybride. En outre, de nouveaux matériels et systèmes de contrôle ont été développés pour coder de manière unique toutes les combinaisons de télescopes possibles dans les données enregistrées afin que les informations nécessaires à l'alignement et à la superposition des fronts d'onde des étoiles et à la reconstruction de l'image puissent être correctement décodées.
Le domaine de l'interférométrie est en plein développement, avec des géants comme les télescopes jumeaux Keck de 10 mètres ayant atteint les «premières franges» l'année dernière, et le VLTI de l'Observatoire européen austral prévoyant de combiner la lumière de quatre télescopes de 8 mètres. Des interféromètres d'imagerie plus modestes mais polyvalents comme CHARA, COAST et IOTA fonctionnent également depuis quelques années, mais NPOI est le premier à combiner la lumière d'une gamme complète de six télescopes.
Dans un avenir proche, NPOI mettra en service toutes les stations restantes sur lesquelles l'un des six télescopes peut être monté pour une taille maximale de 430 mètres, la plus grande base de référence de tous les projets d'interféromètres d'imagerie actuels.
L'astrophysique stellaire sera révolutionnée par la capacité à imager directement des étoiles autres que le Soleil. En fin de compte, lorsqu'elle est utilisée dans l'espace avec l'expérience acquise à partir d'expériences au sol, l'interférométrie optique peut développer la capacité d'imager des planètes de la taille de Jupiter en orbite autour d'étoiles lointaines.
«Rappelez-vous les premiers jours de la radio-interférométrie et examinez les réseaux mondiaux que nous utilisons couramment aujourd'hui», explique le Dr Johnston. «Nous sommes passés de simples matrices à deux éléments à des matrices de taille continentale avec 10 antennes ou plus qui produisent des images extrêmement fines de quasars éloignés. Nous sommes sur le point d'obtenir des résultats similaires pour les sources de lumière visible. »
Source originale: Communiqué de presse de l'Observatoire naval américain
