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Les objectifs astrophysiques d’AMBER

Bref historique du projet instrumental AMBER
dimanche 13 juin 2004, par Fabien Malbet


L’instrument AMBER est le résultat d’un travail de longue haleine dans le domaine de l’interférométrie optique.

Les principes de l’interférométrie optique ont été établis à la fin du XIXe siècle par Fizeau, les premières mesures sur une étoile ont été effectuées au début du XXe siècle par Michelson. L’interférométrie optique moderne a vécu un renouveau important grâce aux travaux de Labeyrie à partir de 1970. Suite à ces travaux, l’interférométrie a été prise en compte dans la conception des télescopes de la classe des 10m.

Ainsi le VLT (Very Large Telescope) a été défini et programmé dans les années 1980 avec en tête un miroir de 16m de diamètre. Malheureusement les technologies modernes ne permettent pas de réaliser des miroirs constitués d’un seul bloc de verre plus grands que 8.2m. L’European Southern Observatory (ESO) et les pays qui composent cet organisme ont donc décidé de construire 4 télescopes de 8m de surface équivalente à un seul télescope de 16m. Les interférométristes européens ont donc profité ce cette décision pour demander a ce que ce projet soit transformé en un site interférométrique. Le site du VLT est donc un site unique au monde et particulièrement exceptionnel pour l’interférométrie.

Plusieurs groupes de travail ont travaillé à la fin des années 1980 pour définir la spécificité du mode interférometrique. En 1995, le comité ISAC (Interferometry Science Advisory Committee) de l’ESO est chargé de définir un plan de développement de l’instrumentation du VLT. L’accent est mis dans un premier temps sur l’infrarouge. En septembre 1996, les interférométristes français sous l’impulsion de P. Léna alors directeur du Programme National Haute Résolution Angulaire en Astronomie se réunissent à Lyon pour définir leurs priorités parmi les projets d’instrumentation pour le VLTI. Au cours de cette réunion, il est décidé de former un groupe de travail mené par F. Malbet sur un instrument travaillant dans le proche infrarouge. Un rapport final (AMB-REP-001) permet de dégager les orientations astrophysiques d’un tel instrument ainsi que les bases conceptuelles. Le concept proposé est un mariage entre deux réalisations interférométriques françaises : GI2T et FLUOR. GI2T est le Grand Interféromètre à 2 télescopes conçu et construit par Antoine Labeyrie qui est basé sur le concept des franges dispersées. FLUOR, Fiber-Linked Unit for Optical Recombination, est un instrument proposé par Jean-Marie Mariotti dont le principe repose sur le filtrage spatial avec des fibres optiques monomodes. AMBER est dont l’héritier de ces deux instruments.

Au printemps 1997, une réunion informelle est organisée à Garching pour confronter les projets des différents partenaires européens du VLTI. Lors de cette réunion, le projet MIDI d’un instrument opérant dans l’infrarouge thermique à 10 microns est présenté par C. Leinert du Max-Planck d’Heidelberg, ainsi que le projet PRIMA) présenté par A. Quirrenbach du Max-Planck de Garching. Le projet d’instrument proche infrarouge tel que proposé par le groupe de travail français est aussi discuté et rallie de nouveaux collaborateurs italiens et allemands. Il est décidé de continuer le travail en élargissant le groupe de travail au niveau européen. En juillet 1997, le projet commence à prend tournure, et, surtout suite à une suggestion d’Andrea Richichi ; a maintenant un nom : AMBER pour Astronomical Multi BEam Recombiner.

L’automne 1997 sert à mettre en place la structure projet. Deux laboratoires souhaitent mener ce projet, le Laboratoire d’Astrophysique de Grenoble (LAOG) et le Département Fresnel de l’Observatoire de la Côte d’Azur (OCA) associé au Département d’AStrophysique de l’Université de Nice Sophia Antipolis (UNSA). Un partage des rôles est trouvé : Romain Petrov (UNSA) sera le responsable global (Principal investigator - PI) du projet AMBER tandis que Fabien Malbet (LAOG) sera responsable scientifique (Project Scientist - PS). La direction technique du projet va alterner entre les deux laboratoires entre Pierre Antonelli (OCA), Pascal Puget (LAOG maintenant à Hawaii) et Pierre Kern (LAOG). L’ingénieur système est Stéphane Lagarde (OCA).

De janvier 1998 à janvier 1999, les études techniques progressent et les responsabilités des 5 instituts prenant part au projet sont dorénavant établies. Arcetri s’occupe du spoectrographe refroidi, Bonn du détecteur infrarouge, Nice de l’opto-mécanique chaude ainsi que du contrôle bas niveau, et, Grenoble du logiciel global incluant la réduction des données ainsi que des intégrations. Cette phase aboutit à une première proposition à l’ESO (AMB-REP-004).

Ensuite les phases d’études préliminaires et d’études finales s’enchaînent au rythme des revues de projet (CDR, PDR, FDR). Les sous-systèmes sont finalement livrés entre juillet 2002 et juillet 2003 pour une intégration globale à Grenoble. Pendant cette période les chercheurs du groupe scientifique lancent un appel à propositions au sein du consortium pour l’élaboration d’un programme astrophysique détaillé, notamment en vue de l’utilisation du temps garanti. Plusieurs dizaines de chercheurs du consortium AMBER répondent à cet appel et 87 propositions sont retenues dont une partie sera exécutée lors du temps garanti.

Après une revue de projet Preliminary Acceptance in Europe passée avec succès en novembre 2003, l’instrument est envoyé en janvier 2004 à l’Observatoire Cerro Paranal au Chili, et, la période d’intégration finale à Paranal débute mi-février. Dans la nuit du 20 au 21 mars, les premières franges sur une étoile sont observées en utilisant des sidérostats de tests et finalement enregistrées, marquant une étape importante dans la réalisation d’AMBER.

Les étapes suivantes ont consisté à tester AMBER avec les télescopes de 8m du VLT. Ces périodes de recette de l’instrument ont eu lieu du 29 au 31 mai 2004 (COM1), puis du 24 au 26 octobre 2004 (COM2). Ces périodes de tests ont permis de montrer que l’instrument AMBER fonctionnait tout à fait correctement, mais aussi qu’il était pour le moment limité par des imperfections de l’infrastructure du VLTI qui n’avaient pas pu être révélées auparavant : vibrations de miroirs, modèle de suivi des étoiles,... AMBER est donc en ce moment en attente de ce que ces problèmes soient résolus.

Il a été cependant possible de commencer à utiliser scientifiquement l’instrument et les premiers résultats sont en cours d’analyse. Ils ont été présentés pour la première fois au colloque de l’ESO The Power of Optical/IR Interferometry : Recent Scientific Results and 2nd Generation VLTI Instrumentation début avril 2005. Ces résultats concernent l’étoile en cours de formation MWC297, une étoile chaude massive Eta Carinae, une binaire massive, Gamma Velorum et une étoile chaude HD 50013. Ces résultats seront publiés dans les comptes-rendus de la conférence, mais aussi dans le journal européen Astronomy & Astrophysics d’ici la fin de l’année 2005.

L’observatoire européen ESO a offert pour la première fois AMBER à la communauté astronomique pour la période 76 (oct05-mar06). L’ESO a reçu plus de 40 propositions demandant l’utilisation d’AMBER, soit plus de 5% des 800 propositions soumises par les astronomes européens pour 20 instruments sur 7 télescopes.


Première version de l’article : avril 2004





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