Le nouvel instrument MATISSE du Very Large Telescope Interferometer (VLTI) de l'ESO a maintenant réussi ses premières observations à l'observatoire de Paranal dans le nord du Chili. MATISSE est l'instrument interférométrique le plus puissant au monde dans les infrarouges moyens. Les premières observations de MATISSE ont utilisé les télescopes auxiliaires du VLTI pour examiner certaines des étoiles les plus brillantes du ciel nocturne, y compris Sirius, Rigel et Bételgeuse, et a montré que l'instrument fonctionne bien.

MATISSE (Multi AperTure mid-Infrared SpectroScopic Experiment observe la lumière infrarouge - la lumière entre les longueurs d'onde visibles et micro-ondes du spectre électromagnétique, couvrant des longueurs d'onde de 3 à 13 micromètres (μm). Il s'agit d'un instrument spectro-interféromètre de deuxième génération pour le Very Large Telescope de l'ESO qui peut tirer parti de plusieurs télescopes et de la nature ondulatoire de la lumière. De cette façon, il produit des images plus détaillées des objets célestes que celles qui peuvent être obtenues avec n'importe quel télescope unique existant ou prévu à ces longueurs d'onde.

Après 12 ans de développement par un grand nombre d'ingénieurs et d'astronomes en France, Allemagne, L'Autriche, aux Pays-Bas et à l'ESO, et après une longue période de travail exigeant pour installer et tester cet instrument très complexe, les premières observations ont maintenant confirmé que MATISSE fonctionne comme prévu.

Les premières observations MATISSE de la supergéante rouge Bételgeuse, qui devrait exploser en supernova dans quelques centaines de milliers d'années, a montré qu'il a encore des secrets à révéler. Les nouvelles observations montrent que l'étoile semble avoir une taille différente lorsqu'elle est vue à différentes longueurs d'onde. De telles données permettront aux astronomes d'étudier plus avant l'environnement de l'énorme étoile et la façon dont elle répand de la matière dans l'espace.

L'investigateur principal de MATISSE, Bruno Lopez (Observatoire de la Côte d'Azur (OCA), Joli, La France), explique sa puissance unique :« Les télescopes simples peuvent atteindre une netteté d'image limitée par la taille de leurs miroirs. Pour obtenir une résolution encore plus élevée, nous combinons – ou interférons – la lumière de quatre télescopes VLT différents. Cela permet à MATISSE de fournir les images les plus nettes de tous les télescopes dans la gamme de longueurs d'onde de 3 à 13 m, où il complétera les futures observations du télescope spatial James Webb depuis l'espace."

MATISSE contribuera à plusieurs domaines de recherche fondamentale en astronomie, en se concentrant en particulier sur les régions internes des disques autour des jeunes étoiles où se forment les planètes, l'étude des étoiles à différents stades de leur vie, et l'environnement des trous noirs supermassifs au centre des galaxies.

Thomas Henning, directeur du Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) à Heidelberg, Allemagne, et co-chercheur principal MATISSE, commente :"En regardant les régions internes des disques protoplanétaires avec MATISSE, nous espérons connaître l'origine des divers minéraux contenus dans ces disques, des minéraux qui formeront plus tard les noyaux solides de planètes comme la Terre."

Walter Jaffe, le scientifique du projet et co-chercheur principal de l'Université de Leiden aux Pays-Bas, et Gerd Weigelt, co-chercheur principal du Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR), Bonn, Allemagne, ajouter :« MATISSE nous donnera des images dramatiques de régions formant des planètes, plusieurs étoiles, et, lorsque vous travaillez avec les télescopes de l'unité VLT, aussi les disques poussiéreux alimentant les trous noirs supermassifs. Nous espérons également observer des détails d'objets exotiques dans notre système solaire, comme les volcans sur Io, et les atmosphères des exoplanètes géantes."

MATISSE est un combineur de faisceaux à quatre voies, ce qui signifie qu'il combine la lumière collectée par jusqu'à quatre des télescopes de l'unité VLT de 8,2 mètres ou jusqu'à quatre des télescopes auxiliaires (AT) qui composent le VLTI, effectuer des observations spectroscopiques et d'imagerie. Ce faisant, MATISSE et le VLTI possèdent ensemble la puissance d'imagerie d'un télescope jusqu'à 200 mètres de diamètre, capable de produire les images les plus détaillées jamais réalisées dans l'infrarouge moyen.

Les premiers tests ont été effectués avec les télescopes auxiliaires, et d'autres observations avec les quatre télescopes de l'unité VLT sont prévues au cours des prochains mois.

MATISSE superpose la lumière d'un objet astronomique à partir de la lumière combinée de plusieurs télescopes, résultant en un motif d'interférence qui contient des informations sur l'apparence de l'objet, à partir de laquelle une image peut ensuite être reconstruite.

La première lumière de MATISSE marque un grand pas en avant dans la portée des interféromètres optiques/infrarouges actuels et permettra aux astronomes d'obtenir des images interférométriques avec des détails plus fins sur une gamme de longueurs d'onde plus large que ce qui est actuellement possible. MATISSE viendra également compléter les instruments prévus pour le prochain Extremely Large Telescope (ELT) de l'ESO, en particulier METIS (the Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph). MATISSE observera des objets plus lumineux que METIS, mais avec une résolution spatiale plus élevée.

Andreas Glindemann, Chef de projet MATISSE à l'ESO, conclut :« Faire de MATISSE une réalité a nécessité le travail de nombreuses personnes pendant de nombreuses années et c'est merveilleux de voir l'instrument fonctionner si bien. Nous attendons avec impatience la science passionnante à venir !