PROJET I2C : Technique d'hier, avancée d'aujourd'hui pour l'observation de demain !
Grâce à une approche multidisciplinaire, le projet I2C vise à développer des techniques avancées de mesures de corrélation de photons en fonction du temps et de l’espace pour l’astrophysique.
L’idée est d’observer les fluctuations d'intensité lumineuse mesurées entre deux télescopes, technique dite « interférométrie d’intensité », développée par Hanbury Brown et Twiss dans les années 1950s – 1970s, qui l’ont utilisée pour mesurer le diamètre angulaire, soit la taille, de 32 étoiles. Cependant cette technique a été ensuite abandonnée pour son manque de sensibilité, en particulier comparé à l’interférométrie directe, qui consiste à superposer les ondes lumineuses des deux télescopes. Cette dernière technique est maintenant bien maitrisée mais elle est aussi extrêmement exigeante techniquement, et seuls quelques interféromètres de ce type sont opérationnels dans le monde, avec des séparations entre télescopes allant jusqu’à 300 m, et peu de perspectives d’aller au-delà. Or c’est la séparation entre télescopes qui définit le pouvoir de résolution angulaire
Le projet I2C propose de faire renaitre l’interférométrie d’intensité et de démontrer son nouveau potentiel. En effet, les composants photoniques ont beaucoup progressé depuis les années 1970s et l’interférométrie d’intensité devrait être beaucoup plus efficace maintenant. Surtout, plusieurs technologies sont maintenant disponibles qui peuvent faire rentrer l’interférométrie d’intensité dans une nouvelle ère. Par exemple, il est maintenant possible de synchroniser des télescopes à longue distance en utilisant un signal transféré par fibre optique, et les ordinateurs modernes permettent d’enregistrer les temps d’arrivée de tous les photons et de calculer les corrélations entre n’importe quelle paire de télescopes après la mesure. Ces techniques rendent possible l’interférométrie d’intensité avec des réseaux de télescopes répartis sur des kilomètres, produisant des résolutions inégalées. De plus, le manque de sensibilité de l’interférométrie d’intensité pourrait maintenant être compensé par des mesures multiplexées en longueurs d’onde.
Les démonstrations technologiques ont été effectuées en utilisant les télescopes situés sur le plateau de Calern, situé aux environs de Grasse dans les Alpes-Maritimes, après des tests et calibrations en laboratoire. En particulier, la démonstration d’interférométrie d’intensité entre multiple télescopes (utilisant trois télescopes à Calern) avec synchronisation à longue distance sera un résultat important, puisque l’extrapolation à des réseaux de télescopes répartis sur des kilomètres serait alors immédiate.
L’interférométrie d’intensité sera aussi appliquée à la physique stellaire par des mesures de diamètres angulaires d’étoiles en fonction de la polarisation et de la longueur d’onde, en particulier sur des raies d’émission. Les raies d'émission sont des lignes lumineuses très spécifiques qui apparaissent dans le spectre électromagnétique des objets astronomiques, comme les étoiles. Elles sont causées par l'émission de lumière à des longueurs d'onde très précises par des gaz chauds présents dans ces objets. Chaque élément chimique produit sa propre série de raies d'émission à des longueurs d'onde spécifiques. Donc, en analysant les raies d'émission dans le spectre lumineux d'une étoile on obtient des informations sur l’atmosphère ou l’enveloppe circumstellaire de l’étoile. En interférométrie directe, les mesures résolues en polarisation sont extrêmement difficiles à cause de la complexité du banc optique, et les raies d’émission de petite longueur d’onde ne sont pas atteignables, deux limitations qui sont absentes en interférométrie d’intensité.
A terme, il sera possible d’utiliser l’interférométrie sur un réseau de grands télescopes comme le VLTI. Le VLTI, ou Very Large Telescope Interferometer, est un ensemble de télescopes situé au Chili et exploité par l'Observatoire européen austral (ESO). Contrairement à un seul télescope, le VLTI combine la lumière captée par plusieurs télescopes pour former des images plus détaillées. En utilisant l'interférométrie d’intensité, il sera possible d’améliorer les capacités d’observation du VLTI en utilisant la lumière visible et pas seulement infrarouge comme c’est le cas actuellement.
Découvrez le portrait de William Guerin à l'origine du projet I2C !