Télescope géant: HARMONI ouvre la voie pour l'exploitation scientifique de l'ELT
Publié par Adrien le 20/12/2018 à 08:00
Source: CNRS-INSU
Des laboratoires français viennent de franchir une étape majeure pour HARMONI, le spectro-imageur à très haute résolution de l'Extremely Large Telescope. Avec un miroir primaire de 39m de diamètre, l'ELT est le plus grand télescope optique jamais construit par l'Observatoire Européen Austral (Le mot austral (du latin australis) est un adjectif qualifiant ce qui se situe dans l'hémisphère sud.) (ESO), l'agence européenne pour l'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés physiques et chimiques. Elle ne doit pas être confondue avec la mécanique...) au sol. Les performances exceptionnelles d'HARMONI permettront aux astronomes de répondre à des questions fondamentales, depuis la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...) et la caractérisation de planètes extrasolaires jusqu'à la formation et à l'évolution des premières galaxies (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la...) de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.).


Vue d'artiste (Est communément appelée artiste toute personne exerçant l'un des métiers ou activités suivantes :) de l'ELT et des étoiles lasers d'HARMONI

HARMONI vient de finaliser, avec succès, sa phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de concept préliminaire. Au sein d'un consortium européen mené par l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment...) d'Oxford, les laboratoires français (Marseille, Lyon, Grenoble et Toulouse) ainsi que l'ONERA ont largement participé à ce succès. Les équipes sont maintenant mobilisées pour finaliser la conception, et débuter les intégrations et tests à partir de 2021. C'est un pas décisif vers les premières observations prévues pour 2025 et HARMONI est le tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) premier instrument de l'ELT à l'avoir franchi !

L'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) 2018 aura réservé une autre bonne nouvelle pour HARMONI: le conseil de l'ESO vient d'approuver le financement d'un module d'Optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) Adaptative* assistée par Laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le...) (ou LTAO en anglais), afin d'améliorer encore les performances de l'instrument et d'assurer une qualité d'image exceptionnelle sur la quasi-totalité de la voute céleste.

Un instrument unique


HARMONI, un instrument unique aux dimensions exceptionnelles. ©: Consortium HARMONI

Avec ses 8 m de haut, 10 m de long et 6 m de large, pour un poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle est égale...) total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le total...) d'environ 40 tonnes, HARMONI sera un instrument unique doté de capacités exceptionnelles. Avec une résolution spatiale de 10 millisecondes d'arc (qui lui permettrait de distinguer un terrain de tennis sur la lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du système solaire avec un diamètre de 3 474 km. La distance moyenne séparant la Terre de la Lune est...) ou encore une boule de pétanque à Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre les...) depuis Marseille) et une résolution spectrale de 3000 à 20000, HARMONI offrira aux astronomes des performances inégalées pour sonder l'Univers des longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle...) allant du visible jusqu'au proche infra-rouge (0,6 à 2,5 micromètres) et apporter ainsi des réponses aux grandes questions de l'astronomie du XXIe siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée...). Il permettra en particulier l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le...) des toutes premières galaxies formées dans l'Univers et mettra en évidence leur impact sur la re?-ionisation jusqu'a? un décalage spectral de z = 10. Un champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) profond d'HARMONI permettra de révéler ces toutes premières galaxies, les générations d'étoiles précoces et les premiers enrichissements du milieu intergalactique.

Pour fournir des informations inégalées


Images HARMONI simulées du satellite Io de Jupiter, d'une taille de 3640 km l'image représente Io en mode LTAO, avec une résolution spatiale de 12 km par pixel (Le pixel, souvent abrégé px, est une unité de surface permettant de mesurer une image numérique. Son nom provient de la locution anglaise picture...) (4 millisecondes d'arc). Un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de structures géologiques sont visibles en surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est...), en particulier les volcans. Io, qui compte plus de 400 volcans, est le satellite le plus actif du système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets...). ©: O. Groussin (LAM)

HARMONI fournira des informations d'une précision inégalée sur l'enfance des galaxies, depuis 1 milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf millions neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf...) d'années seulement après le Big-Bang (Le Big Bang[1] désigne l’époque dense et chaude qu’a connue l’univers il y a environ 13,7 milliards d’années, ainsi que l’ensemble des modèles...). HARMONI ouvrira ainsi la voie à une compréhension détaillée de l'évolution de la composition chimique, du contenu en matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La...) sombre, de la morphologie, et de la formation stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la famille des Caryophyllaceae. Il comprend près de 90 espèces réparties à travers le monde.) sur une période de plus de 5 milliards d'année de l'histoire de l'Univers. Grâce à l'Optique Adaptative (L'optique adaptative est une technique qui permet de corriger en temps réel les déformations évolutives et non-prédictives d'un front d'onde grâce à un miroir déformable.), HARMONI pourra disséquer le coeur de ces galaxies, mettre en évidence la présence de trous noirs, mesurer les propriétés du gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz...) et des trous noirs et étudier les liens avec la formation stellaire de ces galaxies.

Dans l'Univers local (dans un rayon de ~100 millions d'années-lumière autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit...) du soleil), HARMONI pourra résoudre les différentes populations d'étoiles au sein des galaxies proches, remonter le fil des évolutions chimiques, dynamiques et ainsi décoder l'histoire individuelle de ces galaxies. Toujours dans l'Univers proche, HARMONI pourra détecter la présence de trous noirs de masses intermédiaires (102 a? 105 masses solaires), des objets dont la nature est actuellement mal comprise.

Au sein de la Voie Lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois simplement « la Galaxie », avec une majuscule) est le...), la résolution spatiale d'HARMONI ouvrira une nouvelle fenêtre (En architecture et construction, une fenêtre est une baie, une ouverture dans un mur ou un pan incliné de toiture, avec ou sans vitres.) sur l'étude des naines brunes et des objets de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force...) planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire (le Soleil et ses planètes) en tout ou partie....), en particulier dans les amas jeunes. Une des particularités d'HARMONI sera la mise en place d'un mode d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir...) dédié à la détection et la caractérisation des planètes extrasolaires. Leur analyse spectrale (L'analyse spectrale est une méthode utilisée en physique pour déterminer les caractéristiques d'un phénomène observé. L'intensité du phénomène en fonction du temps constitue un signal, et ce signal est traité par les mathématiques...), via la mesure des abondances de diverses molécules, permettra de mieux comprendre leur formation, et la physique-chimie de leurs atmosphères.

Enfin, au sein de notre système solaire, HARMONI fournira des images dont la qualité s'approche de celles des sondes actuelles. HARMONI pourra ainsi suivre les tempêtes sur Neptune, les volcans sur Io, ou les interactions entre Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale du continent eurasiatique, voire comme une des...) et Jupiter. Une cartographie (La cartographie désigne la réalisation et l'étude des cartes géographiques. Le principe majeur de la cartographie est la représentation de données sur un support réduit...) précise des astéroïdes et objets trans-neptuniens sera à la portée des astronomes.

Note:

* Pour exploiter pleinement la qualité d'image unique de l'ELT, le coeur d'HARMONI consistera en ses modules d'Optique Adaptative (OA), dont l'objectif est de corriger en temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) réel des perturbations introduites par l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) terrestre. En effet, ces dernières entraînent une perte significative en performance: sans Optique Adaptative, l'ELT délivrerait une qualité d'image équivalente à celle d'un télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter la luminosité...) amateur de 20 cm. HARMONI sera équipé de deux systèmes: un système d'OA classique (SCAO) et un système d'OA grand champ, assisté par étoiles lasers (LTAO).
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