Vers l’interférométrie optique des sources extra-galactiques : cophasage hors-axe et couverture du ciel

Abstract

Parmi les objectifs stellaire l’étude en détail des objets faibles et de plus en plus lointains, ces objets sont hors galaxie et sont appelés objets ou sources extra-galactiques (à environ 500 années lumières de la terre). Ce qui impose à l’instrument d’avoir une haute résolution angulaire. Les interféromètres semblent mieux répondre à cette exigence que les télescopes vue qu’ils peuvent disposer de très grandes bases. Cet avantage offert par les interféromètres est confronté aux limitations atmosphériques. En effet, un des effets de l’atmosphère est que les ouvertures individuelles constituants l’interféromètre ne reçoivent pas en même temps le front d’onde incident. Par conséquent, il y a apparition de déphasage aléatoire entre elles, ce qui dégrade sérieusement la qualité de l’interférogramme obtenu. Le phénomène étant aléatoire, pour le décrire correctement on utilise la notion de front d’onde moyen par ouverture, le piston. L’effet de l’atmosphère se résume donc en l’apparition de différence aléatoire de piston entre les ouvertures, on parle alors d’effet de piston différentiel. Il est donc impératif de le corriger, c’est l’opération de cophasage de l’interféromètre. Le cophasage d’un interféromètre nécessite toujours une source de référence qui peut être l’objet lui-même à étudier. Cependant, cette solution présente l’inconvénient de limiter la sensibilité de l’interféromètre. D’où la nécessité de cophaser sur une source autre que l’objet à étudier, ce qui constitue le cophasage hors-axe. Un des facteurs limitant la qualité du cophasage hors-axe est l’angle isopistonique, l’analogue de l’angle isoplanétique en optique adaptative. En absence de mesures de cet angle, ce travail a permis d’en établir une expression analytique simple en se reliant à l’angle isoplanétique. Cette expression permet de connaitre l’angle isopistonique en fonction des paramètres atmosphériques et instrumentaux. Dans ce travail nous avons tenu compte de trois principales sources d’erreur affectant la qualité du cophasage hors-axe. L’erreur due aux bruits fondamentaux (bruit de photons, de lecture et bruit thermique), l’erreur isopistonique et l’erreur due à la boucle d’asservissement. Nous avons pu déterminer une expression analytique de la variance globale du cophasage tenant compte de ces trois sources d’erreur. La couverture du ciel est l’un des paramètres clefs du cophasage hors-axe, elle traduit la probabilité de trouver une étoile de référence assez brillante pour faire le cophasage. L’expression de variance golbale du cophasage nous a permis d’élaborer une expression analytique plus rigoureuse de la couverture du ciel, cette expression tient compte à la fois des paramètres atmosphériques et expérimentaux. L’angle isopistonique, la variance globale de cophasage et la couverture du ciel constituent les principaux résultats de ce travail. L’ensemble de ces résultats apporte donc une étude assez générale du cophasage hors-axe. Tout au long de ce travail, nous avons appliqué les résultats obtenus aux meilleurs sites opérationnels ainsi qu’au futur site qu’est le Dôme C (en antarctique), ces différentes comparaisons ont montré l’importance du site du Dôme C comme le meilleur site au monde pour l’interférométrie optique.