Réalisation d'un instrument d'imagerie visible à la limite de diffraction pour un grand télescope

Realization of an imaging instrument visible to the diffraction limit of a large telescope

• Auteur / Autrice : Vincent Garrel
• Direction : Pierre Baudoz, Olivier Guyon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astronomie et astrophysique
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Observatoire de Paris (1667-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine1992-....)
• Jury : Président / Présidente : Didier Pelat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Baudoz, Olivier Guyon, Julian Christou, Yves Rabbia, Simone Esposito, Craig Mackay, Daniel Rouan
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Julian Christou, Yves Rabbia

Mots clés

Mots clés contrôlés

Optique adaptative

Imagerie en astronomie

Astronomie -- Instruments

Résumé

L'imagerie à haute résolution angulaire des grands télescopes au sol est sévèrement limitée par les aberrations optiques induites par la turbulence atmosphérique. Les systèmes d'optique adaptative (OA) ont permis de corriger ces aberrations dans le domaine proche infrarouge mais n'ont pas la précision nécessaire à une bonne correction dans le domaine visible. Malgré son diamètre inférieur, le Hubble Space Telescope conserve dans le domaine visible une capacité de résolution angulaire supérieure et a prouvé à maintes reprises l'intérêt scientifique d'une telle capacité. Durant ma thèse, j'ai réalisé une voie d'imagerie dans la bande rouge ayant pour but d'obtenir des images proches de la limite de diffraction du télescope de 8 mètres Subaru ; cette voie d'imagerie fait partie d'un nouvel instrument dédié à la détection d'exoplanètes, SCExAO, alliant coronographie haute performance et extrême OA. J'utilise pour cela une méthode hybride basée sur la correction active du front d'onde par le système d'optique adaptative AO188 couplée à une correction basée sur l'acquisition et la sélection d'images à court temps d'exposition, (Lucky Imaging). Je présente également un algorithme original permettant d'améliorer grandement l'efficacité de la méthode Lucky Imaging, en utilisant une sélection d'informations dans le plan de Fourier au lieu du plan d'image. Je présente enfin des résultats initiaux prometteurs pour cet instrument, à partir des données requises lors de ses premières nuits d'observations.

High angular resolution imaging of ground-based telescopes is severely limited by optical aberrations induced by atmospheric turbulence. Adaptative Optic (AO) systems allowed correction of these aberrations in the near infrared domain but lack the accuracy needed for a valuable correction in the visible domain. Despite its smaller diameter, the Hubble Space Telescope maintains in the visible domain higher angular resolution capacity and demonstrated repeatedly the scientific interest of such capacity. During my PhD thesis, I built a red band imaging channel aiming to obtain near diffraction-limited images on the Subaru 8 meter telescope ; this imaging channel is part of a new instrument dedicated to the detection of exoplanets, SCExAO, combining a high performance coronograph with an extrem AO capacity. For this purpose, I used a hybrid method based on the active correction delivered by the AO188 system combined with an correction based on the acquisition and selection of short exposures frames (Lucky Imaging). I also present an original algorithm that greatly improves the Lucky Imaging effiency, using selected information in the Fourier plane instead of the image plane. I finally present first and promising results for this instrument, using data taken during its first observing nights.