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[lise] L'univers en haute résolution angulaire
L’univers en haute résolution angulaire
L’univers en haute résolution angulaire dans le visible
 
Si, dans le visible, les interféromètres existants permettent de résoudre quelques étoiles brillantes et des galaxies proches, l’univers en haute résolution angulaire reste largement à découvrir : même dans les instruments les plus puissants, les systèmes stellaires proches et les galaxies lointaines apparaissent comme des sources ponctuelles et non comme les objets complexes qu’ils sont en réalité. Autrement dit ils reçoivent la lumière que ces astres émettent mais ils ne « voient » pas les détails fins. En conséquence, la compréhension des phénomènes physiques à l’œuvre au sein de ces objets astrophysiques repose largement des modélisations obtenues à partir de leur spectre et de leur variabilité lumineuse. L’imagerie directe et spectralement résolue que rendent possible – dans le visible et dans l’infra-rouge – des instruments tels que les hypertélescopes donnera accès à une connaissance beaucoup plus fine et détaillée de ces objets et contribuera à élucider leur fonctionnement.
 
Les étoiles en HRA
 
Les plus brillants des astres non résolus sont les étoiles. Si la distribution de luminosité à leur surface peut être parfois estimée sans recourir à des techniques d’imagerie directe en haute résolution angulaire, il n’en va pas de même des zones de convection, des flux de matière, des vents radiatifs, de l’accrétion ou d’autres phénomènes complexes potentiellement présents dans leurs atmosphères. La possibilité d’observer de tels phénomènes dans le visible et dans l’infrarouge est fortement suggérée par l’observation de structures résolues à la surface d’étoiles dans ces longueurs d’onde. Peu d’étoiles brillantes ont pu faire l’objet de telles observations dans le visible (Monnier et al., 2007), et l’observation par imagerie directe en haute résolution dans le visible d’un grand nombre d’étoiles permettrait d’améliorer considérablement la connaissance de ces phénomènes.
 
Simulation numérique de l’image de l’étoile Bételgeuse observée avec un hypertélescope terrestre comportant 100 miroirs dans une méta-ouverture de 30 m.
 
 
Étoiles multiples en HRA
 
Beaucoup d’étoiles sont des systèmes multiples orbitant autour de leur centre de gravité. L’observation de leurs mouvements est riche en information physique, à commencer par la connaissance de la masse de leurs composantes. L’observation en HRA des fontaines lumineuses jaillissant d’une étoile sur un compagnon permettrait de rendre détectable le disque d’accrétion de ce compagnon, lequel peut être un trou noir.
 
Les exoplanètes en HRA
 
Nombre d’étoiles possèdent des systèmes de planètes orbitant autour d’elles. Plusieurs méthodes permettent de détecter l’existence de ces exoplanètes et d’évaluer leur masse (Tennebaum et al., 2012). Cependant, en raison de la résolution angulaire limitée et du manque de contraste des instruments existants, il n’existe que très peu d’images de planètes extrasolaires, et aucune montrant leurs détails résolus. Avec un instrument à haute résolution angulaire tel que l’hypertélescope, l’image d’un transit planétaire pourrait être observée directement, et cela sans recourir à la coronographie. De telles observations seraient particulièrement intéressantes car elles fourniraient des informations appréciables sur l’atmosphère de la planète, en particulier grâce à la spectroscopie (Tanga, Widemann, Sicardy, 2011). Observée avec un contraste suffisant, la surface de l’exoplanète pourrait aussi révéler des changements de couleur indicateurs d’une forme de vie.
 
Simulation numérique de l’image d’une exo-Terre éloignée de 10 années-lumière, vue avec un hypertélescope spatial à méta-ouverture de 100 km.
 
 
Les galaxies en HRA
 
Les galaxies contiennent typiquement cent milliards d’étoiles. Seules sont résolues les galaxies les plus proches. La résolution angulaire des interféromètres actuels ne permet de résoudre en étoiles que des galaxies très lumineuses (Labeyrie, Lipson, Nisenson, 2006). Or la mesure du diamètre angulaire de galaxies jeunes (donc lointaines et peu lumineuses) contribuerait à la compréhension de leur formation. Par ailleurs l’imagerie directe de galaxies actives lointaines (donc peu lumineuses) pourrait permettre d’observer l’accrétion de matière dans un trou noir massif, les jets de matière expulsés ou encore les régions circumnucléaires de formation d’étoiles.Cependant, comme dans le cas de l’astrophysique stellaire, de simples mesures de diamètre angulaire seraient déjà porteuses de nouvelles connaissances relatives à ces objets.
 
Références
 
Référence supplementaire :