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SPHERE – Le photographe des planètes

Sur les quelques 2000 exoplanètes qui ont été découvertes à ce jour, seule quelques unes ont pu être photographiées directement, les autres l’ayant été par des méthodes indirectes. Pour détecter et caractériser directement par imagerie des exoplanètes, un consortium, dans lequel sont impliquées des membres de PlanetS, a conçu SPHERE (Spectro Polarimetric High contrast Exoplanet REsearch) un instrument capable de photographier une planète jusqu’à un million de fois plus faible que son étoile hôte.

Sphere: a raw image (photo: ESO)

Une image brute de SPHERE (photo: ESO)

Reduced image on which we can see the "path" of the planet due to the fixed derotator during exposures. (photo: ESO)

Image réduite où l’on peut distinguer le “chemin” parcouru par une planète du au blocage du dérotateur pendant les poses. (photo: ESO)

Par comparaison si on plaçait SPHERE à Berne, il pourrait distinguer la lumière d’une bougie posée à 50 cm d’un phare situé à Rome. SHERE est composé d’une optique adaptative corrigeant les effets de la turbulence atmosphérique, de différents masques coronographiques pour bloquer la lumière de l’étoile et de trois modules de détection de la lumière dans le visible et l’infrarouge.

« On reçoit de l’instrument des images doubles, prises au même instant dans l’Infra rouge à deux longueurs d’onde différentes mais proches », explique Sébastien Peretti, doctorant membre de PlanetS. « Observer dans l’IR nous permet de gagner en contraste, en effet la planète émet plus dans l’IR que dans le visible alors que c’est le contraire pour son étoile hôte », ajoute l’étudiant de l’Université de Genève.

SPHERE is installed at telescope unit 3 of the VLT in Chile. (Photo: ESO/G. Brammer)

SPHERE est installé sur l’unité 3 du VLT au Chili. (Photo: ESO/G. Brammer)

Sur l’image brute on ne voit rien. Pour détecter le compagnon il faut d’abord éliminer les défauts dus au télescope qu’on appelle spekel (résultat de l’aberration de l’araignée du miroir secondaire, du miroir ou encore du chemin optique) ces derniers étant en général plus brillants que la planète. Pour ça on bloque le dérotateur de champ, conséquence, les spekel sont fixes mais le compagnon lui, tourne autour du centre du champ. On laisse tourner la cible sur une soixantaine de degrés environ avec des temps de pose pour chaque image qui oscillent entre quelques secondes et une minute. Grâce à une technique appelée ADI (Angular Differential Imaging) on tourne les images prises dans le sens temporel contraire, ce qui a pour effet de disperser les spekels et de concentrer toutes les images sur le compagnon. Si le compagnon reste invisible on peut alors appliquer une deuxième technique appelée elle SDI (spectral differential imaging) qui utilise le fait que les spekels se déplacent en fonction de la longueur d’onde alors que le compagnon pas.

Une technique de réduction complexe qui demande au futur observateur de suivre une formation ad-hoc et dispensée au centre de données de Grenoble. Pendant une semaine environ il apprendra à réduire les images pour mieux comprendre le fonctionnement de l’appareil en utilisant des images qui viennent directement du Chili. Cette formation permet non seulement de tirer un maximum d’informations des prises de vue mais également de mieux réagir lorsqu’on est placé aux commandes de l’instrument. (pb)

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