6.3
Conclusion et perspectives
Les résultats préliminaires sont encore en cours d’affinage mais montrent que la binaire
η Peg est probablement bien détectée par l’un des v-grooves, même réduit à sept fibres.
Le rapport de flux attendu est d’environ 3% pour une séparation de ∼ 3λ/D à la date d’observation, soit en bord de champ des fibres optiques. L’autre système binaire observé durant la nuit (ǫ Cep) présente une séparation bien au delà du champ accessible avec FIRST, dont les capacités sont avant tout axées sur la détection à la limite de diffraction. La stabilité des clôtures de phase, bien qu’inégale entre les deux v-grooves, est satisfaisante pour une première lumière, sachant que les conditions d’observations de cette première nuit n’étaient pas idéales.
Suite à cette démonstration de l’intégration réussie sur le banc SCExAO, une nuit d’observations consacrée à FIRST constitue la prochaine étape de cette aventure. Une demande d’une nuit d’observations FIRST fait en effet partie de la demande de temps SCExAO au Subaru. Si cette requête venait à se concrétiser, les objectifs scientifiques de FIRST pourraient porter sur deux types d’objets : les systèmes binaires et les surfaces d’étoiles supergéantes rouges et d’étoiles de type Mira.
Les résultats obtenus sur le télescope Shane de l’observatoire Lick ont en effet montré que les données FIRST apportent des informations précieuses à la caractérisation d’un système binaire, notamment pour contraindre les températures effectives des deux com- posantes. Ce programme d’observations débuté à l’observatoire Lick pourrait ainsi être poursuivi par des observations au télescope Subaru, qui permet une résolution angulaire plus fine, et une sensibilité potentiellement accrue (qu’il nous reste encore à quantifier).
Un autre domaine auquel les données FIRST se prêtent bien est celui de l’étude des surfaces stellaires d’étoiles évoluées de type tardif. La résolution angulaire à la limite de dif- fraction d’un télescope de 8 m est en effet suffisante pour résoudre les étoiles supergéantes ou de type Mira dont le diamètre peut atteindre jusqu’à 50 mas pour les plus imposantes (soit environ 2λ/D). Les données FIRST permettraient de détecter d’éventuels écarts à une symétrie circulaire uniforme et ainsi déduire la présence de cellules de convection à leur surface, dans un domaine spectral encore peu exploré.
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Conclusion
Durant ces trois années de thèse, je me suis efforcée de faire évoluer le prototype FIRST qui avait été développé et testé en laboratoire vers un démonstrateur sur ciel. Cet instru- ment s’appuie sur la technique novatrice du réarrangement de pupille fibré, alliance du masquage de pupille et du filtrage modal. L’échelle de ce projet plutôt modeste quoiqu’in- ternationale (l’équipe FIRST compte des membres en France mais aussi aux États-Unis et au Japon), m’a permis de prendre part à tous les aspects d’un projet instrumental : de la conception au traitement des données, en passant par les observations. Ces trois volets ont été traités en parallèle tout au long de ma thèse, comme l’illustre la figure 6.8 retraçant les différents paliers franchis, entrecoupés de nombreuses missions d’observations.
FIRST vit sa première lumière stellaire en juillet 2010 sur le télescope Shane de l’ob- servatoire Lick, après plusieurs nuits de travail intense. Les données acquises lors de cette première lumière furent traitées quelques mois plus tard, car la priorité fut d’abord donnée au développement du prototype dont l’échéance était fixée à la mission d’observations de juillet 2011. Les résultats de première lumière firent l’objet d’une publication (Huby et al.,
2012), démontrant la viabilité du concept de réarrangement de pupille fibré sur le ciel.
De retour à Meudon, après le succès de la mission de juillet (celle d’octobre 2010 ne fut pas gâtée par la météo), je me suis attelée à développer plusieurs aspects de l’instrument afin de rendre les observations plus efficaces et plus performantes.
Cela concerne avant tout un développement du montage optique, et en particulier la duplication de la recombinaison conduisant à FIRST-18, en référence aux deux jeux de neuf fibres qui sont maintenant recombinés. Ce changement a été motivé par l’augmenta- tion de la couverture du plan (u,v) et l’amélioration de la limite de sensibilité, qui croît avec le nombre de mesures et donc avec le nombre de bases. Cette évolution de l’instrument n’est pas anodine et a nécessité un travail d’optimisation du choix de ces configurations, contraintes par la procédure de réduction de données qui devrait être mise à l’œuvre à terme : la configuration des sous-pupilles dans la pupille d’entrée doit présenter un nombre suffisant de redondances judicieusement placées afin que l’étalonnage des termes de visibili- tés complexes puisse être réalisé sans avoir recours aux classiques mesures photométriques des flux individuels.
L’évolution du prototype est également passée par une amélioration de la stabilité mécanique grâce à des montures plus adaptées à la position verticale de la table, et par un accroissement de l’efficacité de la procédure d’optimisation lors des observations. J’ai ainsi développé une partie du montage consacrée à l’optimisation de l’injection simultanée du flux dans les 18 fibres, garantissant ainsi un gain en temps et en stabilité considérable. Enfin, la dernière phase d’évolution du prototype a été franchie lors de son intégra- tion au banc d’optique adaptative extrême du Subaru, SCExAO, que j’ai menée dans la dernière partie de ma thèse. À cette occasion, l’instrument a été scindé en deux parties