Cette vaste et complexe mise à niveau du Very Large Telescope Interferometer (VLTI) confère à l’instrument une puissance d’observation accrue ainsi qu’une couverture du ciel bien plus étendue qu’auparavant.
Constitué de quatre télescopes principaux de 8,2 mètres et de quatre télescopes auxiliaires de 1,8 mètre, le VLT est aujourd’hui l’observatoire astronomique terrestre le plus avancé au monde dans le domaine optique.
Le VLTI (Very Large Telescope Interferometer) est un mode de fonctionnement du VLT consistant à combiner la lumière de plusieurs télescopes grâce à la technique de l’interférométrie. Cette méthode permet au VLT d’observer le ciel avec une finesse de détail équivalente à celle d’un télescope unique géant, dont le diamètre correspondrait à la plus grande distance séparant les télescopes.
Toutefois, malgré les performances de l’interférométrie et le fait que le VLT soit installé sous l’un des ciels les plus purs de la planète — dans le désert d’Atacama, au nord du Chili —, l’atmosphère terrestre n’est pas un milieu stable. Elle est formée de couches d’air turbulentes qui déforment la lumière des objets célestes, provoquant le fameux scintillement des étoiles visible à l’œil nu.
Afin de corriger ces perturbations, les astronomes ont mis au point la technique de l’optique adaptative, qui consiste à analyser en temps réel les turbulences atmosphériques à partir d’une étoile de référence brillante. Un miroir déformable situé dans chaque télescope est ajusté plusieurs milliers de fois par seconde, compensant ainsi les perturbations subies par la lumière et restituant des images aussi nettes que si elles étaient prises dans l’espace.
Cette technique a longtemps été limitée par la nécessité de disposer d’une étoile de référence proche de la cible observée. Que faire alors lorsqu’aucune étoile brillante ne se trouve à proximité ? La solution est ingénieuse : en créer une !
De puissants faisceaux laser sont émis depuis les télescopes pour exciter des atomes de sodium dans la haute atmosphère, créant ainsi une étoile artificielle à environ 90 km d’altitude. Cette étoile sert alors de point de référence pour corriger les turbulences n’importe où dans le ciel, ouvrant ainsi l’ensemble du ciel austral aux observations du VLT et faisant du VLTI l’interféromètre optique déjà le plus puissant du monde.
C’est grâce à cette avancée que l’instrument interférométrique GRAVITY, développé en partie par les équipes de l’Observatoire de Paris - PSL au LIRA, a pu accomplir des prouesses depuis 2016 : imager des exoplanètes, observer des étoiles proches et lointaines, et étudier en détail des objets faibles en orbite autour du trou noir supermassif situé au centre de la Voie lactée.
Et de quatre !
Jusqu’à récemment, un seul des télescopes du VLT était équipé de lasers de ce type. L’optique adaptative basée sur une étoile artificielle n’était donc possible qu’avec ce télescope, empêchant d’exploiter pleinement la puissance combinée des quatre géants.
L’installation d’un laser sur chacun des trois autres télescopes représente une réalisation majeure de ce projet réalisé en un temps record (cinq ans seulement !), portant l’instrument GRAVITY vers un nouveau niveau de performance avec GRAVITY+.
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