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Mise à jour le 7 Octobre 2017

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CONFÉRENCE
«MUSE : LA MACHINE À EXPLORER LE TEMPS»

Par Roland BACON astrophysicien au CRAL (Lyon)

Organisée par l'IAP  98 bis Bd Arago, Paris 14ème

Le Mardi 3 Octobre 2017 à 19H30

 

Photos : JPM pour l'ambiance (les photos avec plus de résolution peuvent m'être demandées directement)

Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur.  Voir les crédits des autres photos

Vidéos des conférences proposées par l’IAP sur Canal U

 

BREF COMPTE RENDU

 

 

 

 

En première partie, Jean Mouette, revenant des USA nous montre son superbe film sur l’éclipse du 21 Août 2017.

 

 

Ce film sera visible à la fin de l’année sur une des chaînes du service public.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Roland Bacon est chercheur au CRAL (Centre de Recherche Astrophysique de Lyon).

Il a construit de nombreux instruments pour les télescopes CFHT ; Herschel aux Canaries; et enfin MUSE pour le VLT.

 

Signalons qu’il a aussi fait …du Théâtre !

 

Observer les galaxies jusqu'aux confins de l’Univers, est la grande ambition du projet MUSE, le Multi-Unit Spectroscopic Explorer. En janvier 2014 l'instrument MUSE, un des derniers spectrographes 3D, a observé sa première étoile depuis le désert d’Atacama au Chili. Depuis, chaque nuit, il observe inlassablement le ciel pour l’ensemble de la communauté scientifique, et révèle de nombreuses découvertes. Comment d’une idée, d’un concept parvient-on à réaliser une telle machine à remonter le temps ? Quels ont été les défis techniques qu’il a fallu surmonter ? À quoi peuvent servir de telles prouesses technologiques ? Qu’espère-t-on apprendre sur la genèse des galaxies ?

 

 

 

C’est ce que nous allons voir dans ce film de 35 minutes sur MUSE que nous passe R Bacon.

 

Film que vous pouvez voir ci-après (en version anglaise) :

On peut le voir en version française sur le site de la vidéothèque du CNRS : http://videotheque.cnrs.fr/doc=6300

 

 vidéo :

 

 

https://youtu.be/-fh2Y6Zyhwc

 

 

 

 

 

Après le film une courte présentation de Muse :

 

L’instrument MUSE installé sur le Très Grand Télescope (VLT) de l’ESO a offert aux astronomes la meilleure image en trois dimensions jamais réalisée de l’Univers profond. Après avoir pointé pendant seulement 27 heures la région du « champ profond sud de Hubble » (HDF-S pour Hubble Deep Field South), les nouvelles observations révèlent les distances, les mouvements et bien d’autres propriétés de bien plus de galaxies que ce que l’on avait pu observer dans cette petite partie du ciel.

Ces observations vont aussi au-delà de Hubble et dévoilent des objets invisibles précédemment.

 

 

Il a fallu ouvrir complètement le VLT pour rentrer l’instrument (crédit Eso)

Muse monté au Paranal (crédit : CRAL)

 

 

Très intéressante collection de photos correspondant au montage et démontage de MUSE et à son installation au VLT.

 

Muse, c’est 24 spectro, d’après le site de l’Université de Lyon :

 

Le principe de Muse : la spectrographie intégrale de champ

Là ou l’observation standard de l’espace n’apporte qu’une information visuelle, la spectroscopie permet d’obtenir une multitude de données sur la source qui a émis la lumière. Ainsi l’on peut déterminer sa température, sa composition, estimer sa distance et son mouvement par rapport à l’observateur mais aussi de nombreuse données sur la matière présente entre la source et l’observateur.

Tandis que les anciennes techniques de spectroscopie ne permettaient d’observer que difficilement plusieurs objets simultanément, MUSE permet quand à lui d’analyser la totalité des objets d’un champ (portion d’espace visible à travers un télescope), et ce en une seule fois.

La Spectrographie standard

Les anciennes techniques limitent l’analyse au champ d’observation, et on doit alors effectuer

une nouvelle observation pour chaque objets.

 

 

Plus précisément, MUSE est capable d’observer simultanément les données d’espace (coordonnées spatiale) et de spectre (lumière émise par la matière) de la totalité des objets d’un champ, là ou ses prédécesseurs ne pouvaient que se limiter à une portion d’image ou à quelques objets précis.

En analysant en une seule pose toutes les informations d’un champ, MUSE apporte un gain énorme de temps et de précision. Là où avec des méthodes standard on ne peut observer que de petites partie d’un champ, chaque partie nécessitant une nouvelle pose avec le télescope (ou temps nécessaire à l’observation, d’une durée moyenne de 80h pour le VLT), MUSE effectue cette opération en une seule pose, d’où son efficacité accrue.

Le cœur du système : les découpeurs de champ. (splitters)

Afin de parvenir à un tel résultat, l’objectif est de découper le champ global obtenu par le télescope en une mosaïque d’image.

Ainsi il sera possible d’effectuer en une fois la spectroscopie de chaque partie de l’image.

On obtient ainsi simultanément les spectres de chaque partie de l’intégralité du champ observé.

MUSE dispose d’un premier découpeur de champ (Field Splitter) constitué de fines lames dont l’un des côté est à découpage parabolique. Il va découper l’image de champ initial en 24 parties, puis les aligner (réorganiser) à l’aide d’un jeux de lentilles : le séparateur de champ (Field Separator).

Mais l’essentiel du travail ne fait que commencer, MUSE va ensuite réaliser un découpage bien plus audacieux, dont la difficulté n’est pas des moindres :

Chacune des 24 parties va être acheminé par l’intermédiaire de relais optiques (Optic Relay) jusqu’à un module : l’unité d’intégrale de champ (Integral Field Unit), soit 24 IFU pour MUSE.

A l’intérieur de ceux-ci, un second découpeur de champ, la Matrice de dissection d’images (Image Dissection Array) va découper l’image en 48 parties, puis grâce à la Matrice de miroirs convergents (Focusing Mirror Array) les aligner (réorganiser) devant la fente d’un spectrographe, afin que celui-ci puisse analyser les 48 spectres, sans effet de chevauchement.

 

 

 

Muse s’est intéressé au champ profond de Hubble (HDF) et il a en fait vu plus de galaxies qu’Hubble !

 

Voilà ce qu’en disait l’ESO :

 

Une équipe internationale de chercheurs travaillant sur l’instrument MUSE du Very Large Telescope de l’ESO a réalisé la vue tridimensionnelle de l’Univers profond la plus précise jamais réalisée à ce jour sur une durée d’observation de seulement de 27 heures. Le champ pointé avait déjà été observé par le télescope Hubble, mais MUSE y ajoute une quantité spectaculaire d’informations telles que les distances, la composition chimique et les mouvements des galaxies lointaines.

Mieux encore, MUSE a pu détecter de nouveaux objets restés invisibles pour Hubble.

Ce sont là les premiers résultats d’importance livrés par l’instrument MUSE, qui avait obtenu sa première lumière le 31 janvier 2014.

Ce spectrographe 3D grand champ unique en son genre, fruit d’un consortium piloté par le Centre de recherche en astrophysique de Lyon (CRAL – CNRS/Université Claude Bernard-Lyon 1/ENS-Lyon), est un équipement phare de l'astronomie européenne de ce début de troisième millénaire. Les résultats, qui impliquent des chercheurs du CRAL et de l’Institut de recherche en astrophysique et planétologie à Toulouse (IRAP – CNRS/Université Paul Sabatier), sont à paraître dans la revue Astronomy & Astrophysics du 26 février 2015

 

L’arrière-plan de cette image composée montre une image réalisée avec le télescope spatial NASA/ESA Hubble d’une région appelée le champ profond sud de Hubble. Les nouvelles observations réalisées avec l’instrument MUSE installé au très grand télescope (VLT) de l’ESO ont permis de détecter des galaxies lointaines invisibles pour Hubble. Deux exemples de ces galaxies sont indiqués sur cette image composée. Ces objets sont totalement invisibles sur les images de Hubble mais apparaissent très clairement dans la partie appropriée des données en tridimensionnelles de MUSE.

Crédit: ESO/MUSE Consortium/R. Bacon

 

 

Bien entendu de telles performances ne sont possibles qu’avec une optique adaptative afin d’éliminer les perturbations atmosphériques.

 

On voit le principe sur la slide ci-contre.

Le système d'optique adaptative utilise des capteurs pour analyser la turbulence atmosphérique et un miroir déformable intégré dans le télescope pour corriger les distorsions d'image causées par l'atmosphère.

Il y a 1000 actuateurs dans le miroir de 1m !

 

À cet effet on utilise des étoiles guides artificielles fabriquées à l’aide de Laser.

Ces faisceaux laser interagissent avec la haute atmosphère (avec le Sodium vers les 80km) ils créent ainsi des étoiles artificielles.

Les 4 faisceaux donnent plus d’information sur la turbulence qu’un seul et permettent la 3D.

 

 

 

 

 

 

 

Muse s’est tourné vers NGC 6563 ; on voit la différence entre avec et sans Muse sur cette image.

 

 

 

 

 

 

 

POUR ALLER PLUS LOIN :

 

Une autre vidéo intéressante sur Muse.

 

VLT : le puissant spectrographe MUSE reçoit sa toute première lumière et ouvre ses yeux sur l’Univers

 

MUSE capte sa toute première lumière

 

VLT – au-delà de Hubble, MUSE dessine l’image tridimensionnelle de l’Univers lointain

 

L’ESO :.MUSE mieux que le HDF de Hubble au VLT ! (16/03/2015)

 

The MUSE 3D view of the Hubble Deep Field South par R Bacon et al.

 

VLT – au-delà de Hubble, MUSE dessine l’image tridimensionnelle de l’Univers lointain l’info à l’INSU.

 

Espace : la pêche miraculeuse de l'instrument Muse par Sciences et Avenir.

 

MUSE au CRAL.

 

MUSE Goes Beyond Hubble in the Hubble Deep Field South

 

Quatre lasers au-dessus de Paranal par l’ESO.

 

 

 

 

Bon ciel à tous !

 

 

Jean Pierre Martin .Commission de Cosmologie de la SAF.

www.planetastronomy.com

 

Les autres CR des conférences IAP.

 

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