1) Introduction et notions de bases (5h)
Les principes et le contexte historique (D. Bonneau, Observatoire de la Côte d'Azur)
L'invention de la spectroscopie
a donné naissance à l'étude physique des astres qui s'est notamment développée
grâce à
l'ouverture de nouvelles fenêtres
d'observation dans le spectre électromagnétique (UV, IR, Radio). La résolution
angulaire des
observations astronomiques est
le plus souvent limitée par la dégradation des images par la turbulence
atmosphérique. Il faut
attendre la dernière moitié du
XXème siècle pour voir se développer les techniques d'observation à haute
résolution angulaire.
Les progrès réalisés dans le domaine
technique ainsi que dans la connaissance de la turbulence atmosphérique
ont conduit à
développer des techniques d’observation
(interférométrie des tavelures, optique adaptative, interférométrie) dont
la
résolution angulaire est limitée
par la taille du télescope utilisé. Ces observations se révèlent fondamentales
pour la compréhension
physique des astres.
Les notions de base (Y. Rabbia, Observatoire de la Côte d'Azur)
La haute résolution angulaire repose
sur des principes physiques simples liés essentiellement aux propriétés
de formation des
images dans un instrument d'optique.
On abordera ainsi les notions de relation objet-image, de plan pupille
et de
fonction de transfert, de cohérence
d'une onde et de la façon dont ces propriétés peuvent être exploités pour
des
programmes scientifiques nouveaux.
2) Les objectifs scientifiques et les méthodes (8h)
Panorama des programmes scientifiques HRA (D. Rouan, Observatoire de Paris)
La haute résolution angulaire, longtemps
cantonnée à la seule physique stellaire, a vu depuis quelques années
son champ
d'application s'étendre bien plus
largement grâce au gain impressionnant en sensibilité, tant en optique
adaptative qu'en
interférométrie. C'est désormais
tout le bestiaire des astres, depuis les astéroïdes jusqu'aux galaxies
primordiales, qui est l'objet
d'observations avec ces techniques
conduisant à des résultats souvent spectaculaires. De façon assez
traditionnelle, on explorera
les trois grands domaines que sont
la physique des étoiles, celle des objets du système solaire et des exoplanètes
et enfin le
domaine des galaxies et de la cosmologie.
Pour chacun de ces thèmes, on passera en revue les grandes questions astrophysiques
qui se posent, les performances
spécifiques demandées aux instruments et on décrira des résultats récents.
Une partie plus
prospective sur ce qu'on attend
des instruments qui devront être développés dans les décennies à
venir et les espoirs
enthousiasmants qu'ils soulèvent,
conclura l'exposé.
Introduction aux notions d'analyse de données (E. Thiébaut, Observatoire de Lyon)
A travers un problème a priori simple,
la déconvolution d'image, il est possible d'illustrer concrètement le bénéfice
apporté par des
méthodes de type "problèmes inverses".
La généralisation de ce type d'approche à d'autres problèmes de traitement
des données
est alors assez naturelle et conduit
à des algorithmes effectifs pour ajuster des modèles à très grand (quelques
millions) nombre de
paramètres : reconstruction d'image
en interférométrie,
imagerie médicale (déconvolution
aveugle), estimation de fonctions de distribution de vitesse en spectrographie
intégrale de
champ, ...
La démarche scientifique (P. Stee, Observatoire de la Côte d'Azur)
Je présenterai l'approche "classique"
de l'Astrophysicien "modélisateur", c'est à dire la démarche qui vise à
préparer une
observation à l'aide d'un
ensemble d'outils théoriques ou de logiciels dédiés, le déroulement de
l'observation en mode "service" ou
avec l'Astronome sur place, la
vérification "temps réel" de la qualité des données, leur récupération
et leur traitement. Je terminerai
par la présentation de modèles
"physiques" qui visent à interpréter ces mesures puisqu'au final un interféromètre
ne sert pas à
obtenir des visibilités mais à
améliorer notre connaissance des processus physiques qui se déroulent au
sein des objets qui nous
intéressent (étoiles, planètes,
galaxies, etc...).
3) L'instrumentation HRA (8h)
Optique adaptative (G. Rousset, ONERA)
A partir de l’exemple
du système d’optique adaptative NAOS, on décrira la problématique
de l’analyse de front
d’onde, les méthodes
de commande et les technologies des miroirs déformables. Les contraintes
de définition d’une
optique adaptative seront passées
en revue en en soulignant les enjeux. Les nouveaux concepts (optique adaptive
multi conjuguée
et étoile laser) permettant de
combattre certaines limitations fondamentales seront décrits ainsi que
l’application spécifique
à la détection directe d’exoplanètes
et la perspective des ELT.
Interférométrie optique (P. Kern, Observatoire de Grenoble)
L'exposé présentera une analyse
fonctionnelle d'un instrument de recombinaison interférométrique pour l'astronomie.
A partir de
cette analyse, les fonctions majeures
seront détaillées, en précisant les performances nécessaires pour atteindre
les objectifs de
l'instrument. L'exposé décrira
également quelques réalisations typiques de fonctions de bases, en insistant
sur les points de
technologie les plus critiques.
L'exposé abordera dans ce cadre, les développements de recherche et technologie
en cours visant à
résoudre les points durs pour les
futurs applications au sol et dans l'espace : détection à fort contraste
et imagerie en particulier.
Méthodologie projet (G. Zins, Observatoire de Grenoble)
La première partie de l’exposé
présentera les principes de la gestion de projet en explicitant le rôle
et les fonctions des
différents métiers intervenants
dans le cours d’un grand projet. La deuxième partie illustrera
cette présentation dans le cas
des développements informatiques
et notamment en discutant le cycle de déroulement des programmes d'observation
dans les
grands observatoires tel que le
VLT; de la préparation de l'observation à l'interprétation des données
en passant par le contrôle
automatisé de l'instrument pour
l'acquisition des données. Les outils logiciels utilisés lors de ces différentes
phases seront
presentés, pour s'attarder ensuite
sur le logiciel de contrôle instrumental. L'architecture matérielle et
logicielle mise en place pour
les instruments NAOS et AMBER sera
détaillée, et la méthodologie de développement utilisée pour garantir le
niveau de qualité
requis sera exposée.
4) Prospective (6h)
Les projets HRA à court et moyen terme (D. Mourard, Observatoire de la Côte d'Azur)
A l’heure actuelle, les
instruments de haute résolution angulaire ont atteint une maturité qui
permet une ouverture de ces
techniques à une large communauté
et non plus simplement à des équipes restreintes. Les programmes scientifiques
se
développent de manière considérable
et les équipes cherchent aujourd’hui à développer encore plus
ces instruments. A
travers une revue des projets à
court et moyen terme dans le domaine de la Haute Résolution Angulaire,
on montrera
l’évolution des programmes
scientifiques et les perspectives enthousiasmantes qu’ils ouvrent.
Interférométrie du futur (A. Labeyrie, Collège de France)
L'imagerie directe avec des réseaux
d'ouvertures devrait en principe améliorer grandement le contenu d'information
dans les
données fournies par les interféromètres.
Après des hyper télescopes précurseurs au sol, des versions spatiales
pourront atteindre
des dimensions de centaines ou
milliers de kilomètres, permettant une résolution améliorée des millions
de fois par rapport à celle
de l'imagerie terrestre limitée
par la turbulence. Résoudre la morphologie des exo Terres devrait
faciliter la recherche de vie à leur
surface.
Les ELTs (J. G. Cuby, Observatoire Astronomique de Marseille Provence)
Les projets de très grands télescopes
(ELTs) du futur en cours d'étude aux Etats-Unis et en Europe ont des diamètres
entre 30 et 100
m. Les solutions techniques envisagées
diffèrent entre elles, mais reposent toutes sur la segmentation des miroirs
et sur l'optique
adaptative. Les gains en capacité
observationnelle sont à la fois en détectivité et en résolution spatiale,
ce qui ouvre la voie à des
programmes de recherche astrophysique
ambitieux sur les origines des systèmes planétaires et de l'Univers.