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Actualité de l'ENS de Lyon

Un outil d’optique adaptative pour observer le Soleil sans turbulence

Soleil © THEMIS
Actualité

Résumé

Brève du CNRS-INSU le 15 mars 2020.

Description

 

Une collaboration entre le Centre de Recherche Astrophysique de Lyon (CRAL) et l'équipe THEMIS du French-Spanish Laboratory for Astrophysics in Canarias (FSLAC), a permis la mise au point d'un dispositif d'optique adaptative (OA) pour l'observation de la surface du Soleil. Baptisé TAO, pour THEMIS Adaptive Optics, il est installé sur le télescope THEMIS, un instrument solaire de 90 cm de diamètre situé à l'Observatoire du Teide sur l'île de Ténérife.

La turbulence atmosphérique diurne détériore les images solaires en dégradant la résolution angulaire de THEMIS d'un facteur 20 en moyenne [1]. L’objectif de TAO est de restaurer la résolution théorique du télescope pendant un temps aussi long que possible. Ceci ouvre la voie à des programmes d’observation d’une qualité comparable à celle d’instruments spatiaux, en utilisant le puissant spectrographe multi-raies (400-1100 nm) rattaché au télescope et son mode analyseur de polarisation.

TAO est composé d'un analyseur de surface d'onde de type Shack-Hartmann travaillant dans le spectre visible et d'un miroir déformable de la société française ALPAO. L'innovation réside dans les algorithmes de calcul temps-réel qui se fondent sur une approche inverse de bout en bout, portés par un calculateur léger. TAO sait s'accommoder d'une forte turbulence (r_0 de 3 à 4 cm) et d'images de granulation dont le contraste en intensité est inférieur à 2 %. La première lumière de TAO (8 - 12 décembre 2020) montre l’immense bénéfice apporté à la résolution angulaire du télescope. La stabilité du système sur des durées de 10-15 minutes est déjà remarquable et compatible avec l’emploi du spectrographe en mode balayage. Les images ci-dessous indiquent que la résolution spatiale accessible sur des poses courtes dans des conditions de mauvais seeing est de 0.2’’. Les essais et vérifications scientifiques sont en cours et TAO sera disponible en version préliminaire pour une campagne d’observation en 2021.

Même champ solaire obtenu avec 30 µsec de pose et r_0 = 3cm. Gauche : sans OA / Milieu : avec OA / Droite : avec OA et traitement a posteriori © THEMIS
Même champ solaire obtenu avec 30 µsec de pose et r_0 = 3cm. Gauche : sans OA / Milieu : avec OA / Droite : avec OA et traitement a posteriori © THEMIS

Note

  1. Dans les longueurs d'onde visibles autour d'une longueur d'onde de 500 nm, la turbulence atmosphérique limite la résolution angulaire à 2.2 seconde d'arc en moyenne, alors que la résolution théorique de THEMIS est de 0.11 seconde d'arc à ces longueurs d'onde.

Le télescope THEMIS, propriété du CNRS, est annuellement financé par l’INSU. Le prototype d'optique adaptative TAO a été financé par le programme FP7 INFRA-2012-1.1.26. SOLARNET grant agreement n°312495 de la Commission Européenne, par l'Action Spécifique Haute Résolution Angulaire (ASHRA) du CNRS-INSU avec le soutien du CNES, et par les Actions Incitatives du CRAL.

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