Thèse en cours

Détection de protoplanètes par interférométrie optique au Télescope Subaru
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Auteur / Autrice : Manon Lallement
Direction : Sylvestre Lacour
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : Astronomie et Astrophysique
Date : Inscription en doctorat le 01/10/2021
Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
Ecole(s) doctorale(s) : Astronomie et Astrophysique d'Ile de France
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (Meudon, Hauts-de-Seine ; 2002-....)
établissement opérateur d'inscription : Observatoire de Paris

Résumé

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FIRST (Fibered Imager foR a Single Telescope) est un instrument original dédié à l'imagerie haut contraste à très haute résolution angulaire dans le visible. Son principe repose sur la technique du masquage de pupille, qui transforme un télescope monolithique en un interféromètre. Grâce au filtrage monomode par fibre optique et à une recombinaison interférométrique judicieuse, cette méthode permet la détection de compagnon situé à une distance angulaire inférieure à la limite de diffraction du télescope. De plus, la recombinaison de FIRST est couplée à un spectromètre, permettant la caractérisation spectrale des compagnons détectés, une capacité unique à de telles échelles spatiales. Le sujet de thèse proposé porte sur l'évolution de l'instrument pour pousser ses limites de détection afin de permettre la détection de protoplanètes dans la raie Halpha. Ces planètes en formation connaissent en effet une phase d'accrétion de matière, et émettent en conséquence un rayonnement important dans cette raie de l'hydrogène, ce qui rend leur détection plus accessible. Le principe de la détection que nous souhaitons mettre en œuvre est le pendant de l'imagerie Halpha telle que réalisée par Haffert et al. 2019, mais appliquée à l'interférométrie, à la manière de GRAVITY (GRAVITY collab., Sturm et al. 2018). Elle consiste à comparer la phase mesurée par l'interféromètre dans la raie Halpha par la phase mesurée dans le continuum. FIRST se trouve actuellement sur la plateforme SCExAO (Subaru Coronagraphic Extreme AO), et bénéficie donc largement de la correction du front d'onde extrêmement fine que permet ce système, qui est par ailleurs en constante amélioration. En plus de cela, des développements sont prévus pour atteindre les performances nécessaires en sensibilité : (i) intégration d'une puce d'optique intégrée performante en terme de transmission, stabilité et précision, (ii) développement d'une nouvelle voie avec spectrographe à haute résolution autour de la raie Halpha, (ii) suivi de franges à moyenne résolution spectrale sur le reste de la bande spectrale pour permettre des intégrations longues. La thèse s'effectuera pour moitié à l'observatoire de Paris. Le travail à Meudon comprend de la conception optique et mécanique, et du travail sur banc en laboratoire, où nous avons une réplique de l'instrument permettant de valider les développements instrumentaux et logiciels avant leur intégration au télescope. L'autre moitié de la thèse se passera à Hawaii, au télescope Subaru. Ceci afin d'avoir un accès direct à l'instrument et de participer aux modifications instrumentales préalablement validées sur le banc à Meudon. L'étudiant(e) participera de plus aux campagnes d'observation et de recherche de protoplanètes dans des systèmes jeunes. L'étudiant(e) participera aussi au développement d'un programme de réduction des données interférométriques qui seront prises en laboratoire et sur le ciel (extraction des observables interférométriques) et à leur analyse et interprétation.