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Première lumière de la future machine à étudier des trous noirs

Posté le par La rédaction dans Espace

Observer au zoom les trous noirs est la principale mission de l'instrument GRAVITY récemment installé sur le Very Large Telescope de l'ESO au Chili. Durant sa première campagne d'observation, GRAVITY a combiné avec succès la lumière stellaire capturée par les quatre Télescopes Auxiliaires.

Le consortium européen qui a conçu et construit GRAVITY est très satisfait des performances obtenues. Ce consortium, regroupant des astronomes et des ingénieurs, est piloté par l’Institut Max Planck pour la Physique Extraterrestre de Garching. Au cours de cette première phase de tests, l’instrument a en effet déjà réalisé quelques « premières ». GRAVITY est le plus puissant des interféromètres installés à ce jour sur le VLT.

As part of the first observations with the new GRAVITY instrument the team looked closely at the bright, young stars known as the Trapezium Cluster, located in the heart of the Orion star-forming region. Already, from these first data, GRAVITY made a discovery: one of the components of the cluster (Theta1 Orionis F) was found to be a double star for the first time. The brighter known double star Theta1 Orionis C is also well seen. The background image comes from the ISAAC instrument on ESO's Very Large Telescope. The views of two of the stars from GRAVITY, shown as inserts, reveal far finer detail than could be detected with the NASA/ESA Hubble Space Telescope.
As part of the first observations with the new GRAVITY instrument the team looked closely at the bright, young stars known as the Trapezium Cluster, located in the heart of the Orion star-forming region. Already, from these first data, GRAVITY made a discovery: one of the components of the cluster (Theta1 Orionis F) was found to be a double star for the first time. The brighter known double star Theta1 Orionis C is also well seen. The background image comes from the ISAAC instrument on ESO’s Very Large Telescope. The views of two of the stars from GRAVITY, shown as inserts, reveal far finer detail than could be detected with the NASA/ESA Hubble Space Telescope.

L’instrument GRAVITY combine la lumière collectée par plusieurs télescopes afin de constituer un télescope virtuel dont le diamètre peut atteindre jusqu’à 200 mètres. Cette technique baptisée interférométrie, permet aux astronomes d’obtenir des images d’objets astronomiques avec une résolution – ou niveau de détails – supérieure à celle des images acquises par un unique télescope.

Depuis l’été 2015, une équipe internationale d’astronomes et d’ingénieurs conduite par Franck Eisenhauer (MPE, Garching, Allemagne) installe l’instrument dans des tunnels prévus à cet effet situés sous le Very Large Telescope de l’Observatoire Paranal de l’ESO au nord du Chili. Il s’agit de la première phase de la mise en service de GRAVITY sur le Very Large Telescope Interferometer (VLTI).. Une étape cruciale vient d’être franchie : pour la toute première fois, l’instrument a combiné avec succès la lumière stellaire collectée par les quatre Télescopes Auxiliaires du VLT.

« À l’occasion de sa première lumière, et pour la toute première fois dans l’histoire de l’interférométrie optique astronomique, GRAVITY a pu réaliser des poses de plusieurs minutes, plus de cent fois plus longues que ce qui était possible jusqu’à présent », précise Franck Eisenhauer. « GRAVITY va permettre d’étendre l’interférométrie optique à l’observation d’objets beaucoup moins lumineux, et repoussera bien au-delà des limites actuelles la sensibilité de l’astronomie à haute résolution angulaire ».

Parmi les observations de cette première campagne, l’équipe a pointé l’instrument sur de jeunes étoiles brillantes de l’Amas du Trapèze situé au cœur de la région de formation stellaire de la constellation d’Orion. Ces premières données de test ont déjà permis à GRAVITY d’effectuer une petite découverte : l’un des composants de l’amas est un système d’étoiles doubles.

Le succès de cette opération reposait sur la capacité à stabiliser le télescope virtuel suffisamment longtemps, en utilisant la lumière issue d’une étoile de référence, pour permettre une pose longue sur un second objet bien plus faible. En outre, les astronomes sont parvenus à stabiliser la lumière provenant simultanément de quatre télescopes – un exploit inédit avec ce niveau de performance.

GRAVITY peut mesurer la position d’objets astronomiques avec la plus haute précision, faire de l’imagerie interférométrique ainsi que de la spectroscopie. À titre d’exemple, il pourrait apercevoir des éléments de construction sur la Lune et les localiser à quelques centimètres près. L’imagerie à une résolution aussi extrême a de nombreuses applications. Mais l’objectif principal de GRAVITY est d’étudier l’environnement des trous noirs.

GRAVITY étudiera notamment les effets de l’intense champ gravitationnel régnant à proximité de l’horizon des événements du trou noir super-massif situé au centre de la Voie Lactée – ce qui explique le choix du nom de l’instrument. Ces effets sont dominés dans cette région par la théorie de la relativité générale d’Einstein. Par ailleurs, GRAVITY observera en détail les phénomènes d’accrétion et de jets de matière qui se produisent à proximité des trous noirs super-massifs au centre des galaxies ainsi que dans l’environnement des étoiles nouvellement formées. Il excellera également dans l’étude  des mouvements des étoiles binaires, des exoplanètes et des disques autour des étoiles jeunes, et dans l’imagerie des surfaces d’étoiles.

Jusqu’à présent, GRAVITY a été testé avec les quatre Télescopes Auxiliaires d’1,8 mètre. Les premières observations avec les quatre Télescopes Unitaires de 8 mètres du VLT sont prévues pour 2016.

Le consortium GRAVITY est piloté par l’Institut Max Planck pour la Physique Extraterrestre de Garching en Allemagne. Les autres institutions partenaires sont :

  • LESIA, Observatoire de Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne Universités, UPMC Univ. Paris 06, Univ. Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité, Meudon, France
  • Institut Max Planck pour l’Astronomie, Heidelberg, Allemagne
  • 1. Institut de Physique, Université de Cologne, Cologne, Allemagne
  • IPAG, Université Grenoble Alpes/CNRS, Grenoble, France
  • Centre Pluridisciplinaire d’Astrophysique, CENTRA (SIM), Lisbonne et Porto, Portugal
  • ESO, Garching, Allemagne
  • Le Centre Français de Recherche Aérospatiale (ONERA)

Source : eso

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