Observatoire de Paris Institut national de recherche scientifique français Univerité Pierre et Marie Curie Université Paris Diderot - Paris 7

Pôle HRAA (Haute Résolution Angulaire en Astrophysique)

mercredi 24 janvier 2024, par Thibaut Paumard

Le pôle Haute Résolution Angulaire en Astrophysique est issu du groupe fondé par Pierre Léna en 1984. Sa raison d’être est la conception, la construction et l’exploitation d’instruments pour les télescopes au sol ou spatiaux. Ces instruments permettent de distinguer, dans le domaine optique, les composantes spatiales d’un objet, en s’approchant le plus possible des limites fondamentales imposées par la taille des optiques et la turbulence atmosphérique. Dans ce but, le groupe développe diverses méthodes pour maîtriser la phase de l’onde électromagnétique. Les instruments développés le sont toujours pour servir une science de premier plan dans plusieurs domaines où nos équipes sont devenues expertes.

Bandeau HRAA

Objectifs et thématiques du pôle

Le pôle est structuré en cinq équipes propres présentées ci-dessous. Les trois premières sont définies en termes méthodologiques et les deux dernières par des thématiques scientifiques. Il participe également à l’équipe transverse du laboratoire.

Équipes propres :

  • Optique adaptative : L’équipe d’optique adaptative (OA) développe pour les grands télescopes actuels (VLT, Keck) et futurs (ELT) des systèmes complets d’OA ou des briques de ces systèmes d’OA. Elle maîtrise l’ensemble de la chaîne de développement, partant de la conception de chacun de leurs sous-systèmes jusqu’à l’intégration finale au télescope. Elle développe en amont des travaux de R&D en analyse de front d’onde et en contrôle temps-réel (aussi bien sur la partie algorithmique que technologique). Actuellement, l’équipe est fortement impliquée dans les projets MICADO pour l’ELT, SPHERE+ et MAVIS pour le VLT. Ses travaux de R&D portent sur l’analyseur de front d’onde pyramide, ses mesures et son contrôle, ainsi que sur les calculateurs temps-réel, leurs architectures matérielles et des algorithmes de contrôle basés sur l’intelligence artificielle.
  • Imagerie à très haute dynamique : L’imagerie à très haute dynamique ou haut-contraste rassemble l’ensemble des techniques qui permettent de détecter et d’étudier des objets de faible magnitude orbitant très près d’objets beaucoup plus brillants. L’application la plus utilisée est la détection de planètes extrasolaires et de disques de poussières autour d’étoiles proches. Les techniques haute-dynamiques développées au LESIA équipent les télescopes au sol (Very Large Telescope) ou dans l’espace (JWST).
  • Interférométrie optique : L’équipe d’interférométrie optique est spécialisée dans la conception et l’exploitation d’instruments interférométriques. Ces instruments visent à recombiner la lumière de plusieurs télescopes, de façon à synthétiser un télescope de taille supérieure à chacun de ces télescopes pris individuellement. L’objectif est d’avoir une résolution angulaire - la finesse de l’image obtenue - similaire à ce qu’aurait un télescope dont le diamètre serait égal à la distance entre les télescopes de l’interféromètre.
  • Activité au cœur des galaxies : Cette équipe est principalement dédiée à la recherche portant sur les environnements de noyaux de galaxies, que ce soit notre Voie Lactée ou d’autres galaxies proches comme NGC 1068 en particulier. L’équipe se consacre également à l’étude des superamas stellaires (amas stellaires jeunes contenant de nombreuses étoiles jeunes et massives), ainsi qu’à l’étude des propriétés observables des objets compacts (trous noirs stellaires et supermassifs, étoiles à neutrons, objets compacts alternatifs).
  • Applications biomédicales : Notre équipe est en charge du transfert de techniques d’imagerie à haute résolution, développées ou optimisées pour l’astronomie, vers le domaine biomédical. Historiquement, nous avons d’abord utilisé l’Optique Adaptative pour permettre aux ophtalmologistes d’améliorer la qualité et la résolution d’images du fond de l’œil in vivo, dans le but de faire avancer la recherche sur les pathologies rétiennes. Nous travaillons depuis quelques années à accroître les performances de certains microscopes utilisés en neurosciences, afin de mieux connaître les maladies neurodégénératives.

Équipe transverse :

Projets instrumentaux

Les activités de chaque équipe sont largement structurées par des projets instrumentaux développés pour des observatoires au sol ou spatiaux. Ces projets sont décrits dans les pages de chaque équipe.

On peut citer notamment :

Ces projets s’appuient sur des expertises développées sur le long terme. L’accent est mis en ce moment sur la filière suivante :

  • COSMIC , une plateforme pour les calculateurs temps réels des instruments.

Acquisition des données

Nos équipes utilisent de nombreux instruments offerts à la communauté, en particulier ceux auxquels nous contribuons. La distribution des données est organisée par les agences gérant les observatoires au sol ou spatiaux dont l’ESO (European Southern Observatory). Pour plus d’information, voir les liens ci-dessous.

Modélisation et théorie

Nos équipes développent des outils de simulation et de modélisation qui sont décrits dans chacune de leurs pages, qu’il s’agisse de modèles d’instruments, de modèles de processus physiques qui perturbent la phase, ou de modèles astrophysiques. On peut citer notamment :

  • COMPASS (COMputing Platform for Adaptive optics SystemS) : outil de simulation pour l’optique adaptative
  • Gyoto (General relativitY Orbit Tracer) de l’Observatoire de Paris

Composition et caractéristiques du pôle

En novembre 2022, le pôle comptait :

  • 15 chercheurs et chercheuses (enseignants ou non)
  • 1 chercheur émérite
  • 6 docteurs en contrat postdoctoral
  • 11 étudiants préparant une thèse

En outre, 15 ingénieurs et ingénieures en poste permanent et 5 en poste temporaire ont une large part de leur activité sur les projets du pôle.

Membres du Pôle HRAA

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Pôle HRAA