Les chercheurs ont conçu une nouvelle caméra qui pourrait permettre aux hypertélescopes d'imager plusieurs étoiles à la fois. La conception améliorée du télescope a le potentiel d'obtenir des images à très haute résolution d'objets en dehors de notre système solaire, comme les planètes, pulsars, amas globulaires et galaxies lointaines.

"Un hypertélescope multichamps pourrait, en principe, capturer une image très détaillée d'une étoile, montrant peut-être aussi ses planètes et même les détails des surfaces des planètes, " dit Antoine Labeyrie, professeur émérite au Collège de France et à l'Observatoire de la Côte d'Azur, qui a été le pionnier de la conception de l'hypertélescope. "Cela pourrait permettre aux planètes en dehors de notre système solaire d'être vues avec suffisamment de détails pour que la spectroscopie puisse être utilisée pour rechercher des preuves de la vie photosynthétique."

Dans le journal de l'Optical Society (OSA) Lettres d'optique , Labeyrie et un groupe de chercheurs multi-institutionnels rapportent des résultats de modélisation optique qui vérifient que leur conception multi-champs peut étendre considérablement la couverture du champ de vision étroit des hypertélescopes développés à ce jour.

Agrandir le miroir

Les grands télescopes optiques utilisent un miroir concave pour focaliser la lumière provenant de sources célestes. Bien que des miroirs plus grands puissent produire des images plus détaillées en raison de leur propagation diffractive réduite du faisceau lumineux, il y a une limite à la taille de ces miroirs. Les hypertélescopes sont conçus pour surmonter cette limitation de taille en utilisant de grands réseaux de miroirs, qui peuvent être largement espacés.

Les chercheurs ont déjà expérimenté des prototypes d'hypertélescopes relativement petits, et une version grandeur nature est actuellement en construction dans les Alpes françaises. Dans le nouveau travail, les chercheurs ont utilisé des modèles informatiques pour créer une conception qui donnerait aux hypertélescopes un champ de vision beaucoup plus large. Cette conception pourrait être mise en œuvre sur Terre, dans un cratère de la lune ou même à très grande échelle dans l'espace.

Construire un hypertélescope dans l'espace, par exemple, nécessiterait une grande flottille de petits miroirs espacés pour former un très grand miroir concave. Le grand miroir focalise la lumière d'une étoile ou d'un autre objet céleste sur un vaisseau spatial séparé transportant une caméra et d'autres composants optiques nécessaires.

"La conception multi-champs est un ajout plutôt modeste au système optique d'un hypertélescope, mais devrait grandement améliorer ses capacités, " a déclaré Labeyrie. " Une version finale déployée dans l'espace pourrait avoir un diamètre des dizaines de fois plus grand que la Terre et pourrait être utilisée pour révéler des détails d'objets extrêmement petits comme le pulsar du Crabe, une étoile à neutrons dont la taille ne serait que de 20 kilomètres."

Élargir la vue

Les hypertélescopes utilisent ce que l'on appelle la densification pupillaire pour concentrer la collecte de lumière afin de former des images haute résolution. Ce processus, cependant, limite fortement le champ de vision des hypertélescopes, empêcher la formation d'images d'objets diffus ou volumineux tels qu'un amas d'étoiles globulaires, système exoplanétaire ou galaxie.

Les chercheurs ont développé un système micro-optique qui peut être utilisé avec la caméra focale de l'hypertélescope pour générer simultanément des images séparées de chaque champ d'intérêt. Pour les amas d'étoiles, cela permet d'obtenir des images séparées de chacune des milliers d'étoiles simultanément.

La conception multi-champs proposée peut être considérée comme un instrument composé de plusieurs hypertélescopes indépendants, chacun avec un axe optique incliné différemment qui lui donne un champ d'imagerie unique. Ces télescopes indépendants focalisent les images adjacentes sur un seul capteur de caméra.

Les chercheurs ont utilisé un logiciel de simulation optique pour modéliser différentes implémentations d'un hypertélescope multichamp. Tous ces éléments ont fourni des résultats précis qui ont confirmé la faisabilité des observations multi-champs.

L'intégration de l'addition multi-champs dans les prototypes d'hypertélescope nécessiterait le développement de nouveaux composants, y compris des composants d'optique adaptative pour corriger les imperfections optiques résiduelles dans la conception hors axe. Les chercheurs continuent également à développer des techniques d'alignement et des logiciels de contrôle afin que la nouvelle caméra puisse être utilisée avec le prototype dans les Alpes. Ils ont également développé une conception similaire pour une version basée sur la lune.