Le développement d’une nouvelle caméra ultrarapide pouvant prendre 1 500 images à la seconde dans une obscurité quasi complète constitue une avancée majeure pour la prochaine génération de télescopes au sol. Les premières images de cette caméra de haute précision en très faible lumière ont été obtenues grâce à un effort conjoint de l’ESO et de trois laboratoires français du INSU-CNRS. C’est un composant clé de la prochaine génération d’instruments d’optique adaptative pour le "Very Large Telescope" (VLT) de l’ESO, fer de lance européen de l’astronomie au sol.
La caméra OCam. OCam est la caméra en lumière faible la plus rapide au monde.
Résultat d’un projet de recherche européen, cette caméra est capable de prendre 1500 images à la seconde
avec une sensibilité extrême. OCam a été spécialement conçue et réalisée par une équipe d’ingénieurs français
du LAM, du LAOG et de l’OHP, utilisant le CCD220 développé par e2v Technologies.
La Technologie mise au point pour OCam a été transférée à l’ESO pour la seconde génération d’instruments
pour le Very Large Telescope de l’ESO.
« Cette caméra révolutionnaire est sans équivalent dans le monde. Elle permettra des progrès considérables dans l’étude de l’Univers, » déclare Norbert Hubin, responsable du département d’optique adaptative à l’ESO. La technologie de la caméra OCam sera utilisée sur l’instrument de seconde génération du VLT SPHERE afin d'obtenir des images des exoplanètes géantes en orbite autour d’étoiles proches.
Une caméra aussi rapide et aussi sensible est essentielle au fonctionnement des instruments modernes d’optique adaptative pour les grands télescopes au sol. Leurs images sont en effet brouillées par la turbulence atmosphérique qui fait scintiller les étoiles pour le régal des poètes mais au grand dam des astronomes.
Les techniques d’optique adaptative corrigent ce défaut majeur pour que le télescope puisse produire depuis le sol des images aussi fines que depuis l’espace. L’optique adaptative fonctionne suivant un principe de corrections calculées en temps réel à partir d’images obtenues par une caméra particulière à très grande vitesse. De nos jours, cette correction est appliquée plusieurs centaines de fois par seconde. La prochaine génération d’instruments imposera des corrections à encore plus grande vitesse, plus d’un millier de fois par seconde, et c’est là qu’OCam se montrera indispensable.
« La qualité de la correction d’optique adaptative dépend très fortement de la vitesse et de la sensibilité de la caméra » déclare Philippe Feautrier du LAOG à Grenoble, qui a coordonné l’ensemble du projet. « Mais ces qualités sont généralement contradictoires puisque, a priori, plus une caméra est rapide moins elle est sensible.»
OCam et son détecteur, le CCD220 développé par l’industriel britannique e2v technologies, résout ce dilemme en étant non seulement très rapide mais aussi extrêmement sensible, réalisant ainsi un bond en avant remarquable dans le domaine. Comme tout équipement électronique, une caméra CCD souffre d'un bruit de lecture. OCam présente un bruit de lecture dix fois moindre que les caméras installées sur le VLT aujourd’hui, ce qui la rend beaucoup plus sensible et donc capable de capter la plus infime quantité de lumière.
« Grâce à cette technologie, tous les instruments de nouvelle génération du Very Large Telescope de l’ESO disposeront des meilleures images possibles, avec une précision inégalée » déclare Jean-Luc Gach du LAM à Marseille qui a dirigé l’équipe qui a construit la caméra.
« Nous rallons maintenant poursuivre sur notre lancée et développer, avec nos partenaires industriels et académiques, les détecteurs d’optique adaptative qui seront requis pour le futur télescope européen de 42 mètres le "European Extremely Large Telescope" » ajoute Norbert Hubin.
Utilisant un détecteur très sensible développé au Royaume-Uni, un système de contrôle développé en France, avec des contributions allemandes et espagnoles, OCam est un merveilleux exemple de coopération européenne réussie, puisque OCam sera largement diffusée et produite commercialement.
Note:
OCam et le CCD220 sont le résultat de 5 années de travaux financés par la Commission Européenne, l’ESO et l’INSU-CNRS dans le cadre du projet OPTICON du 6ème Programme Cadre de Recherche et Développement de l’Union Européenne. Le développement du CCD220, sous la supervision de l’ESO, a été mené par l’industriel britannique e2v technologies, l'un des leaders mondiaux dans la fabrication de détecteurs scientifiques. L’activité OPTICON correspondante a été menée sous la responsabilité du Laboratoire d’Astrophysique de Grenoble. La caméra OCam a été construite par une équipe d’ingénieurs français du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, du LAOG et de l’Observatoire de Haute-Provence. Ce projet à succès continuera dans le 7ème Programme Cadre de Recherche et Développement de l’Union Européenne, avec les mêmes partenaires et dans le but de développer un détecteur et une caméra encore plus puissants et capable de travailler avec les étoiles laser artificielles. Ce projet est indispensable pour garantir la qualité des images du futur Extremely Large Telescope européen de 42 mètres de diamètre.
Le détecteur CDD220. Le CCD220 au cœur de la caméra OCam comporte 240x240 pixels et présente dix fois moins de bruit
de lecture que les détecteurs utilisés actuellement, ce qui en fait le candidat idéal pour les caméras en lumière faible
qui seront utilisés pour la seconde génération d’instruments du Very Large Telescope.
Le CCD220 a été développé par e2v Technologies au Royaume-Uni.
