Mieux voir les étoiles et leurs planètes : la percée des interféromètres et hypertélescopes Antoine Labeyrie Collège de France & Laboratoire d’Interféromètrie Stellaire et Exo-planétaire ( LISE)

Laboratoire d’Interféromètrie Stellaire et Exo-planétaire ( LISE) du Collège De France Localisations: Observatoire de Haute-Provence Observatoire de la Cote d’Azur à Calern Institut d’Astrophysique à Paris Personnels: A.Labeyrie, R.Krikorian, Collège de France O.Lardière, V.Borkowski ( post doc Collège de France) J.Dejonghe et David Vernet, techniciens Collège de France V.Olivo admnistratif , Collège de France .

Résoudre les noyaux actifs… … voir le trou noir géant ? Mieux voir les étoiles et leurs planètes : la percée des interféromètres et hypertélescopes Antoine Labeyrie Collège de France & Laboratoire d’Interféromètrie Stellaire et Exo-planétaire ( LISE) Résoudre les noyaux actifs… … voir le trou noir géant ?

Interféromètre Interféromètre Fizeau Marche encore avec deux éléments : image dégradée, mais sans perte de résolution

Pour résoudre mieux que les télescopes, l’interféromètre doit être plus grand ! Michelson (1920): 6,5m puis 17m I2T (1974) : 12m puis 100m CHARA (1999): 330m SUSI (2006 ?): 640m Futurs interféromètres: jusqu’à 10 km sur Terre ? jusqu’à 100km, puis 100,000 km dans l’espace ?

Premières interférences avec deux télescopes ( Nice, 1974)

Keck ( Hawaïï) : deux télescopes mosaïques de 10m Base 85m Very Large Telescope Observatoire Européen Austral ( Chili) Quatre télescopes de 8m, couplés optiquement pour l’interféromètrie Base 120m

Perspectives de l’interféromètrie au sol et dans l’espace Améliorer un million de fois la résolution par rapport a la turbulence, jusqu’à la micro-seconde d’arc avec des bases de 10km … dans l’espace : 100 km … puis 100 000km, imagerie de pulsars Imagerie directe avec des ouvertures nombreuses Exo-Terre à 10 années lumière

Une voie nouvelle: les hypertélescopes Les télescopes sont limités en dimension: 30 à 100m Les interféromètres classiques ne donnent pas d’images instantanées Les hypertélescopes, « interféromètres imageurs multi-ouverture » donnent des images instantanées à haute résolution (Labeyrie, A&A, 1996)

Davantage d’ouvertures: hypertélescope Pupille de sortie Interféromètre imageur, multi-ouvertures, à pupille densifiée Forme directement des images…. ….dans un champ réduit Plus lumineux qu’un Fizeau

Principe des hypertélescopes « interféromètre imageur multi-ouverture à pupille densifiée » foyer Fizeau Telescopes de Galilée inversés Optique diluée

Architectures d’hypertélescopes plat paraboloïde sphérique

Hypertélescope « à plat » au Dome C Hypertélescope « à plat » au Dome C ? Proposition « KEOPS » (Vakili et al. 2004) Telescopes de 1.5 m, base kilométrique

« Perce-neige » : hypertélescope parabolique au Dôme C (Antarctique) suspendu à 3 ballons Miroirs (30cm) actifs aux nœuds d’un filet Forme parabolique F/1 Globalement pointé par 2 ou 3 treuils Dimension 1 km ? Projet en cours pour calculs mecaniques

Maquette de « Perce-neige » hypertélescope parabolique pointable

hypertélescope sphérique CARLINA Carlina acanthifolia Correcteur d’aberration spherique Version optique, dilue d’Arecibo (Pouerto Rico)

CARLINA-2 à Calern doline pour diamètre 30 à 50m

Hypertélescope sphérique de 1,5km aux Canaries Hypertélescope sphérique de 1,5km aux Canaries ? Miroirs sur l’intersection entre le cratere et une sphere

centre de courbure caméra au foyer Essai d’hypertélescope à l’Observatoire de Haute Provence ( Le Coroller, Dejonghe et al., 2004)

Miroir élémentaire et viseur de Carlina-1 à l’OHP Actuellement 3 miroirs de 25cm Bases de ~10m Base jusqu’a 18m possible Franges obtenus pour 2 miroirs Franges 3 miroirs d’ici l’automne

Franges du prototype Carlina 1 ( Le Coroller et al., 2004) Véga, 2 ouvertures de 5 cm, espacées de 40cm Séquence toutes les 20 millisecondes

Hypertélescope dans l’espace (Boccaletti et al., Icarus, May 2000) coronographe densifieur de pupille M1 M2 M3

Version spatiale proposée à la NASA première étude par Boeing/SVS précurseur LUCIOLA étudié au LISE avec Alcatel

Exo-Earth Imager, forme bulle compacte 1300 miroirs fixes de 3m … … bulle diamètre 200 km pour ouverture 100km … … contenant 100 miroirs de 3m Flotille diluée de 3,6 km au foyer, mobile Flotille focale M2 Flotille “bulle” sphérique M1

Dans 20 ans ? Exo-Earth Imager 150 miroirs de 3m Sur diamètre 150 km Image directe de Terre à 3pc Pose 30mn La verdure réfléchit l ’infra-rouge proche Fonction d’étalement

Conclusions Gros progrès en vue pour observer les exo-planètes … … avec leurs détails… … pour chercher des signatures de vie photosynthétique … et d’ intelligence Et pour mieux voir les étoiles Et les galaxies