Optique adaptative à grand champ pour l’astronomie d’aujourd’hui, et les futurs instruments. – WASABI

Au cours des 20 dernières années, l’Optique Adaptative [OA] pour l'astronomie est passée d'une phase de démonstration à une technique éprouvée et opérationnelle. Depuis que les premiers systèmes d’OA pour l’astronomie furent offerts à la communauté scientifique dans les années 90, une multitude de nouvelles techniques ont été mises en place, et il est aujourd'hui inconcevable d'envisager la construction d'un grand télescope sans OA. Les observations par OA ont permis des découvertes majeures en astronomie avec par exemple une étude approfondie du trou noir super massif au centre de notre Galaxie (e.g. Ghez et al. 2008, Genzel et al. 2010), des images détaillées de la surface de planètes de notre système solaire (e.g., Hartung et al. 2004, de Pater et al. 2010), ou encore l'étude de la morphologie et de la dynamique de galaxies distantes (e.g. Huertas-Company et al. 2008, Cresci et al. 2009). L’OA révolutionne notre compréhension de l’Univers en fournissant des images d’une qualité sans précédent.

Nous sommes aujourd'hui au début d'une nouvelle ère, avec la naissance d'une génération révolutionnaire de systèmes d’optique adaptative grand champ, appelée WFAO (pour « Wide-Field Adaptive Optics » en Anglais). En utilisant de multiples étoiles artificiels lasers, les systèmes de WFAO augmentent considérablement le champ des images corrigées, et la fraction du ciel qui peut bénéficier de cette correction. Par conséquent, la où les systèmes d'OA de première génération étaient bien adaptés pour l'observation d'objets brillants et de relativement petite taille, la nouvelle génération des systèmes WFAO ouvre la voie à une multitude de nouveaux cas scientifiques.

Au cours de la prochaine décennie, le monde verra la naissance d'une nouvelle génération de télescopes avec des diamètres allant jusqu'à 39m, que l’on nomme ELT, pour « Extremely Large Telescope» en Anglais. Ces télescopes géants permettront d’apporter des réponses à des problématiques astrophysiques fondamentales, telles que l’étude et la caractérisation d’exo-planètes ou l'étude de la formation et l'évolution des galaxies les plus distantes de l’Univers. Le potentiel scientifique de ces géants repose néanmoins sur le développement de nouveaux concepts ambitieux d’OA.

Avec le déploiement des systèmes de WFAO, et l'avènement des ELTs, l'OA devient un nouveau standard pour les observations astronomiques. Notre programme vise à prendre une part active dans la préparation de cette transition. Pour cela, nous avons défini 3 axes autour desquels le projet sera développé :

1. L'exploitation scientifique des nouveaux systèmes de WFAO. Cette partie du projet sera consacrée à l'exécution d’observations assistées par OA, autour de trois cas scientifique principaux. Au-delà des importants résultats scientifiques escomptés grâce à ces observations, nous utiliserons les données pour faire une évaluation approfondie de la performance des systèmes de WFAO.
2. Le développement de nouveaux outils d’aide à la réduction et l’analyse de données. Notre projet vise à tester, développer et valider de nouveaux outils de réduction et d'analyse des données. Ces outils seront adaptés et dédiés à l'optimisation du retour scientifique. Ces outils seront mis à la disposition de la communauté.
3. L'étude et la validation de nouveaux concepts d’OA. Cette partie du projet couvrira le développement de techniques et de technologies innovantes pour l'optimisation des futurs instruments d’OA. En particulier, notre effort sera porté vers une amélioration significative du nombre de cibles qui pourraient bénéficier de corrections par OA.

Le projet réunit une équipe internationale d’experts en astronomie et en OA. Notre objectif est d'améliorer les retombées scientifiques des systèmes d’OA actuels, et la façon de concevoir, exploiter et optimiser les systèmes d’AO pour les prochaines générations d'instruments. Le projet sera dirigé par le Laboratoire d'Astrophysique de Marseille [LAM].