Développement de nouveaux détecteurs multi-spectraux pour l’imagerie en infrarouge moyen à haut contraste et haute résolution angulaire – NG-MIDE

Au moment même où la NASA et l?observatoire GEMINI annoncent quasi simultanément les premières images directes de planètes extra-solaires et de systèmes extra-solaires, leur quête est l?un des enjeux majeurs proposés à l?astronomie de la prochaine décade. Dans ce contexte, les principaux objectifs sont la détection et la caractérisation. En décembre 2006, le conseil de l?ESO a entériné le lancement d?une étude détaillée d?un European Extremely Large Telescope (E-ELT) dont le but est la construction d?un télescope géant au sol observant dans le visible et dans l?infrarouge. Concernant son instrumentation associée, 8 appels à propositions pour des phases A ont été publiés. Parmi celles-ci on trouve un instrument observant dans l?infrarouge moyen (3.5-20 µm) appelé METIS. Etant donné un diamètre de télescope de 42m et une résolution spatiale correspondante de 60 milliarcsec (mas) à 10 µm (contre 300 mas concernant son compétiteur direct, l?instrument MIRI du JWST), l?instrument E-ELT/METIS est particulièrement bien placé pour fournir aux astronomes des observations en infrarouge moyen à haute résolution angulaire. Dans un contexte d?étude des exoplanètes (détection, formation dans des disques), la résolution angulaire est en effet un élément clé pour séparer les cibles de leur étoile hôte. Cependant, des observations puis le sol à une telle résolution angulaire dans des conditions de contraste aussi contraignantes posent de nouveaux problèmes liés à la stabilité de l?atmosphère et de l?instrument. En effet, les contrastes recherchés (10^4-10^5), même réduits par rapport à l?infrarouge proche (10^8-10^10) n?en restent pas moins élevés et nécessitent le développement de nouveaux modes d?observation pour pallier à ces problèmes de stabilité. Une possibilité est d?adapter la technique d?imagerie différentielle héritée de l?infrarouge proche. Celle-ci consiste à observer quasi simultanément l?objet à 2 longueurs d?onde proches. L?objet et l?étoile ayant des couleurs intrinsèquement différentes, il est possible d?obtenir une bonne réjection de l?étoile par traitement d?images. Combinée avec de la coronographie à masque de phase, cette technique permet actuellement d?obtenir les meilleurs taux de réjection. Alors que l?imagerie différentielle par voies optiques séparées est complexe et très contraignante sur le design, nous avons identifié une alternative technologique bien plus simple basée sur l?utilisation de détecteurs QWIP (Quantum Well Infrared Photodetectors) multi-spectraux. Capables d?enregistrer quasi-simultanément des images à plusieurs longueurs d?ondes, ils proposent un moyen simple d?implémentation d?imagerie différentielle au niveau du détecteur. THALES a une solide expérience dans le développement et la fabrication de tels détecteurs pour des utilisations militaires et civiles. Nous proposons, en partenariat avec THALES, le développement et la caractérisation d?une nouvelle génération de détecteurs en infrarouge moyen dédiés à l?astronomie au sol. Sur la base de spécifications apportées par le CEA, THALES dévelopera de nouveaux détecteurs qui seront ensuite testés et caractérisés sur le banc de test infrarouge installé à Saclay. Le but ultime est de fournir à l?Astronomie Européenne des moyens novateurs et modernes de détection en infrarouge thermique dans un contexte hautement compétitif d?étude astrophysique des exoplanètes.