L’instrument MICADO de l’ELT valide sa revue de conception finale

L'exploration des confins de l'Univers s'apprête à franchir un cap décisif avec MICADO[1], une caméra à haute résolution d'une puissance inégalée. Conçue pour équiper le futur Extremely Large Telescope (ELT)[2] de l'Observatoire européen austral (ESO), MICADO vient de franchir une étape cruciale : la validation de sa revue finale de conception (FDR). Cette avancée majeure, à laquelle le CNRS a largement contribué, ouvre la voie à une révolution dans notre compréhension du cosmos. Grâce à sa sensibilité exceptionnelle, sa résolution angulaire inégalée et sa précision astrométrique[3], MICADO promet de capturer des images de l'Univers avec un niveau de détail sans précédent, offrant aux astronomes un outil d'une précision inouïe pour percer les secrets des galaxies lointaines, des exoplanètes et des phénomènes gravitationnels extrêmes.

La réussite de cette étape cruciale est le fruit d'un effort collaboratif international impliquant 150 scientifiques et ingénieurs répartis dans six pays. Au cœur de ce projet ambitieux, le CNRS joue un rôle prépondérant en développant deux sous-systèmes essentiels de l'instrument : le module d'optique adaptative de première lumière et le mode haut contraste. Ces innovations technologiques, fruit de l'expertise des laboratoires français en haute résolution angulaire, permettront à MICADO d'exploiter pleinement les capacités de l'ELT. Le module d'optique adaptative corrigera en temps réel les effets délétères de la turbulence atmosphérique sur la qualité des images obtenues, tandis que le mode haut contraste optimisera l'étude des exoplanètes et des disques de débris autour des étoiles, en atténuant l'éblouissement causé par l'étoile hôte.

La conception de MICADO repose sur des prouesses technologiques visant à atteindre une stabilité et une précision exceptionnelles. L'instrument utilisera un système de relais optique sophistiqué pour diriger la lumière du télescope à la fois vers le système d’optique adaptative et un cryostat, où l'optique et les détecteurs seront maintenus à basse température. Cette configuration, nécessaire pour les observations dans le proche infrarouge pour réduire les interférences thermiques, permettra à l’instrument d’atteindre sa très grande sensibilité. Avec en outre une large couverture spectrale, MICADO pourra étudier la composition et les propriétés physiques des objets observés avec une précision inédite. Ces capacités ouvrent de nouvelles perspectives pour l'étude des structures détaillées des galaxies lointaines, révélant leurs mécanismes de formation et d'évolution.

L'instrument permettra également d'observer des étoiles individuelles dans les galaxies proches, affinant notre compréhension de la dynamique stellaire et de l'histoire de formation des étoiles. En outre, MICADO sera un outil précieux pour explorer les environnements aux conditions gravitationnelles extrêmes, comme les abords du trou noir supermassif au centre de notre Voie lactée, offrant des opportunités uniques pour tester les théories de la relativité générale. À terme, le couplage de MICADO avec l'instrument MORFEO[4] étendra encore ses capacités, offrant des images nettes sur une plus vaste région du ciel grâce à l'optique adaptative multi-conjuguée. Ces avancées promettent de révolutionner notre compréhension de l'Univers, de sa formation à son évolution, en passant par la découverte et la caractérisation de nouveaux mondes au-delà de notre système solaire.

Laboratoires et structures CNRS impliqués :

Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (LESIA)

Tutelles : Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité

Galaxies, Étoiles, Physique et Instrumentation (GEPI)

Tutelles : Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS

Institut Univers, Transport, Interfaces, Nanostructures, Atmosphère et environnement, Molécules (UTINAM - OSU THETA)

Tutelles : CNRS, Université de Bourgogne Franche-Comté

Laboratoire Charles Fabry (LCF)

Tutelles : Université Paris-Saclay, Institut d'Optique Graduate School, CNRS

Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon (IP2I Lyon)

Tutelles : CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1

Division Technique de l'Institut National des Sciences de l'Univers (DT INSU)

Tutelle : CNRS

EFISOFT, ELT French Instrument control SOFTware team

Les activités du LCF :

L’équipe Optique Adaptative du LCF est en charge de la commande bas-ordre du système d'optique adaptative de 1ère lumière de MICADO. Ses travaux portent sur la conception et l'implémentation en fonctionnement autonome d'une commande prédictive à haute performance pour les bas ordres spatiaux des perturbations. Ceci doit en particulier permettre de compenser les effets néfastes des vibrations de la structure du télescope induites par le vent, mais aussi ceux provoqués par la présence de composants tels que ventilateurs, pompes de refroidissement, etc. La figure ci-dessous (simulation sous COMPASS) illustre les améliorations attendues avec la commande prédictive Linéaire Quadratique Gaussienne (LQG) par rapport à la commande standard à action intégrale.

Pour en savoir plus :

Pour un résumé complet du projet MICADO, de son fonctionnement et de la façon dont il révélera l'Univers comme jamais auparavant, regardez "Meet MICADO, a super-camera for the ELT" (en anglais).

Site officiel du projet MICADO : https://www.mpe.mpg.de/ir/micado

Description détaillée de MICADO : https://lesia.obspm.fr/L-instrument-ELT-MICADO.html

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[1] MICADO (Multi-AO Imaging Camera for Deep Observations) est une caméra à haute résolution conçue pour le futur Extremely Large Telescope (ELT) de l'ESO. Elle permettra d'obtenir des images de l'Univers avec une sensibilité et une précision inégalées, ouvrant de nouvelles perspectives en astronomie et en astrophysique.

[2] L'Extremely Large Telescope (ELT) est un projet de télescope optique/proche infrarouge révolutionnaire développé par l'Observatoire européen austral (ESO). Avec un miroir principal de 39,3 mètres de diamètre, l'ELT sera le plus grand télescope optique au monde, conçu pour révolutionner notre vision de l'Univers.

[3] La précision astrométrique fait référence à la capacité de mesurer avec exactitude la position et le mouvement des objets célestes dans le ciel. Une haute précision astrométrique est cruciale pour de nombreuses applications en astronomie, telles que la détection d'exoplanètes par la méthode des vitesses radiales ou l'étude des mouvements propres des étoiles.

[4] MORFEO (Multiconjugate adaptive Optics Relay For ELT Observations) est un instrument complémentaire qui, couplé à MICADO, permettra d'étendre les capacités d'optique adaptative de ce dernier, offrant ainsi des images nettes sur une plus grande portion du ciel grâce à la correction des effets de la turbulence atmosphérique sur un champ de vue étendu. Porté par l’INAF, le CNRS est un contributeur majeur de MORFEO.