Contribution à l'étude des sites astronomiques par modélisation et expérimentation in situ : application aux sites de la Silla et du Dôme C pour les télescopes géants du futur

Contribution to the astronomical sites study by modeling and in situ experimentation : application to the sites of la Silla and Dome C for future giant telescopes

• Auteur / Autrice : Tatyana Sadibekova
• Direction : Eric Fossat, Jean Vernin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'univers
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Grands télescopes

Optique adaptative

Turbulence atmosphérique

Résumé

Ma thèse rentre dans le cadre du projet d’European Extremely Large Telescope pour la caractérisation des sites. L’un des facteurs très important est la turbulence atmosphérique. Car c’est elle qui limite la résolution angulaire à toutes les longueurs d’onde. L’installation d’un grand télescope avec tous ses systèmes complexes de correction de front d’onde par optique adaptative nécessite une étude élaborée de l’atmosphère au-dessus du site. Plusieurs techniques permettent de mesurer les différents paramètres intégraux et les profils verticaux de la turbulence optique. Dans ce contexte, j’ai anlysé les différentes techniques de profilage atmosphérique appliquées à deux sites astronomiques : La Silla, le site de l’ESO au Chili et également le site Antarctique du Dôme C, qui depuis quelques années intéresse beaucoup les astronomes. Je procède à la validation comparative du modèle météorologique européen ECMWF pour Dôme C qui pourra fournir les paramètres d’entrée pour les divers modèles de turbulence qui de leur côté permettront d’obtenir la distribution verticale de Cn2(h). Dans le cadre général de la recherche des meilleurs sites pour le futur télescope européen E-ELT, une campagne de mesures a été effectuée en 2002/2003 à l’observatoire de La Silla de l’ESO au Chili au moyen de SCIDAR Généralisé. On a obtenu, après 5 mois d’observations, la statistique pour le seeing, l’angle isoplanétique, le temps de cohérence et les profils verticaux de Cn2(h). Les résultats de cette campagne sont très importants pour décrire la situation turbulente au-dessus de ce site et déterminer les limites observationnelles des futurs grands télescopes.

My thesis was undertaken within the framework of the European Extremely Large Telescope project where the site characterization for the future large telescopes is the paramount goal. The very important factor for astronomical observations is the atmospheric turbulence. Several techniques exist to measure the various integral parameters and the vertical profiles of optical turbulence. In this context I analyzed the various atmospheric profiling techniques applied to two astronomical sites : La Silla one ESO site in Chile and also the Antarctic site of the Dome C, which as been of great interest for the astronomers during the past few years. Therefore, the feasibility must be extensively studied, and proceed through an objective analysis of pros and cons. In the first part of my thesis I review some important properties of Antarctic plateau. For understanding the seasonal behaviour of the atmosphere above <Dome C, the climatological situation, using the year-round data from the ECMWF model for 2003-2004, is then presented. The results from the model are finally compared to the results already obtained from site testing campaigns at Concordia. In the second part of my thesis, I present vertical profiles of refractive index structure constraint Cn2(h) measurements made at the 1-m telescope at La Silla Observatory (ESO, Chile) using the Generalized SCIDAR. Observations took place from July 2002 up to February 2003. I performed the data processing of scintillation images to retrieve Cn2(h) and V((h) profiles using Maximum. Seeing values derived from Cn2(h) profiles are successfully compared to the simultaneous seeing measurements taken with a DIMM. Five months statistics of the turbulent situation at LaSilla Observatory are analyzed for the general qualification of the potential site for the ELT projects.