CORONOGRAPHIE A MASQUE ADAPTATIF

1
IMAGERIE À HAUTE DYNAMIQUECORONOGRAPHIE À
MASQUES ADAPTATIFS(masques non solides)
2001 - 2002
2000
2002 - 2003
2004
P. Bourget
Service dAéronomie - CNRS Observatoire National
CNPq - Rio de Janeiro Brésil 1999 - 2004
2

• Programme dastrométrie de satellites naturels
  1982
• R. Vieira Martins (ON - CNPq)
• Satellites intérieurs - 1999
• Télescope BC 1,6m (LNA).
• Basse résolution angulaire (séparation).
•  Grand champ  55 Étoiles de référence.
• - Détecteur CCD.
• Coronographe de type Lyot.
• Flexibilité instrumentale pour lobservation.
• Diamètre de disque variable.

3
V (Neptune) 7.8 / V (Proteus) 20.3
?V 12.5 V (Uranus) 5.7 / V (Puck) 20.4
?V 14.5 V (Mars) -2.95 / V
(Phobos) 10.56 V (Deimos) 11.56 ?V
14.5
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DOMAINES DAPPLICATION
Environnement stellaire. Disques
daccrétion. Étoiles multiples. Noyaux actifs de
galaxies. Objets du Système Solaire  Satellites
naturels. Astéroïdes doubles. Exo
planètes. ETPs  Extrasolar Terrestrial
Planets
Beta Pictoris, no filter
Pleione, Ha
DYNAMIQUE HAUTE RESOLUTION ANGULAIRE Dynamique.
106/ 109 à 0,1 
Neptune Proteus (no filter)
5
PROBLEMATIQUEDU CACHE ETOILE AU CORONOGRAPHE
Re-imageur ou réducteur focal
Beta Pictoris, R Band
R Aquarii, NII Band
6
CORONOGRAPHE DE LYOT B. Lyot 1939
Diaphragme de Lyot
Masque
7
ATMOSPHÈRE ET POSE LONGUE
Gaussienne
Science
Standard ou modèle
Diaphragme de Lyot
Hausse de la dynamique dans les ailes de la
Gaussienne
Coronographie, diaphragme de Lyot
Diffraction masque / atmosphère / optique /
structure / centrage / halo (bruit / bruit)
Étoile masquée, limitation de saturation.
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CORONOGRAPHES DE TYPE LYOT
Beta Pictoris, Smith and Terrile, Las Campanas
2.5 m ,Chile. - 1984 Disque 7, 0.89 microns
Beta Pictoris, R-Band, P. Kallas, and D.
Jewitt Mauna Kea Hawaii, 2.2 m 1993 Disque
6.5
F. Villas B. A. Smith Applied Optics, 1987
9
Variantes
SOAR, 4m
E. D. Loh J. R. Kuhn proposition SOAR 1999
Golimowski et al. 1992 Palomar 60 (1.5m)
10
OPTIQUE ADAPTATIVE
Séparation 3
Beta Pictoris D. Mouillet et al. 1997, MNRAS ESO
ADONIS J-Band Disque 0.8 
11
P. Kallas et al. 2004 , Hawaii 2.2m
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Programme dobservations astrométriques du
satellite neptunien Proteus 2000 - 2002  A
coronagraph with a variable diameter occulting
disk  PASP Avril 2001, Bourget et
al.  Systematic astrometric observations of
Proteus  AA 2004, Vieira Martins et al. The
orbits of the inner neptunian satellites from
Voyager, Earthbased, and Hubble Space Telescope
observations   R. A Jacobson et al. JPL AJ,
2004.
13
Coronographie par masque de mercure
Surface torique libre ? /100 (erreurs de
phase) Compression Ajustement du
diamètre Occultation tridimensionnelle
Apodization
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Validation du procédé doccultation Hg-Mask
coronograph 2000
Hg-Mask
Diaphragme de Lyot réglable Iris
 A coronagraph with a variable diameter
occulting disk  PASP Avril 2001, Bourget et al.
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Neptune
Proteus Triton
V (Neptune) 7.8 / V (Proteus) 20.3
?V 12.5
Soustraction de profil, F. Colas - Texp 10 s
(no filter)
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Proteus Spatial Voyager II (Smith et al. 1989)
(183 positions) Owen et al. 1991 éléments
orbitaux 1995 HST, Pascu et al. 1999 (39
positions) Dumas et al. 2002 HST NICMOS (4
positions) 1919
Terrestre Colas Buil 1992 (ESO 2.2m) (8
positions) Premières observations terrestres,
somme dimages, CCD  anti blooming  Rod
dier et al. 1997 (CFH 3.6m) Optique adaptative,
ADONIS. Sicardy et al. 1999 (images bande K,
CFH). 14 14 . 2000 2002 Survey. Vieira
Martins et al. (2004) 1.6m OPD (67
positions) De Pater et al. (2003) Keck II 6
satellites (60 positions)
Uranus Neptune
Texp 300 s J-Band - CFH
G Berthier
Révision des éléments orbitaux des satellites
intérieurs de Neptune. R. A Jacobson et al. JPL
AJ, 2004.
17
Mars / Phobos et Deimos août 2003
V (Mars) -2.95 / V (Phobos) 10.56 V (Deimos)
11.56 ?V 14.5
V (Uranus) 5.7 / V (Puck) 20.4 ?V 14.5
Pleione, Ha
T1m Pic du Midi 2000 et 2003 Projet du
nouvel instrument
Texp 30s (no filter)
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EVOLUTIONS 2001 - 2003
- Optique à Miroirs double cavité 55 -
Tip-tilt et centrage automatique - Modulation
Hg-mask Dynamique de la diffraction
Texp 3s
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Tête de détection du décentrage
48 fibres Tête dentrée
Masque de mercure modulable
Coronographe
APD
Séparateur a fibres optiques
Montage en quadrant
20
Première lumière 2002
Masque de mercure
CCD
Détecteur de centrage
BC 1,6 m OPD - LNA
Structure Carbone Epoxy
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Miroir du Tip-tilt (F88mm)
FLUX Électronique de détection.
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Imagerie à haute dynamique

• EXO PLANÈTES
• ETPs  Extrasolar Terrestrial Planets
• DYNAMIQUE 106/ 109 à 0,1 
• HAUTE RESOLUTION ANGULAIRE

1µm ?22.5 Mag 10µm ?17.5 Mag
Mercure 1.8 10-9 1.3 10-6 Venus 3.1 10-9 6
10-6 Terre 1.8 10-9 4.8 10-6 Jupiter 8.4
10-9 3.1 10-4 Vis 10µm LYOT classique 3
?/D 0,1 ELT IR Thermique ?/D Baisse de
lénergie dans les premiers anneaux Apodization
Interférométrie - nulling
Moyens Instrumentaux  Sol  VLT (VLTPF), GEMINI,
SUBARU, LBT, Espace  COROT, EDINGTON, KEPLER,
NGST, TPF, SPICA
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Méthodes indirectes

• Vélocimétrie (effet Doppler)
• 1995 Michel Mayor Didier Queloz Exo planète
  gravitant autour de 51Peg
• Astrométrie Interférométrie à Référence de
  Phase
• VLTI - PRIMA (Delplanke et al. 2000 )

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• Interférométrie Différentielle
• VLTI AMBER (Astronomical Multiple Beam
  Recombiner. R. Petrov et al.)
• Mesure de la phase des franges dans différents
  canaux spectraux.
• Émission thermique IR de la planète.
• Transit
• Détection dune chute photométrique
• Achromaticité au 1er ordre
• COROT (Convection, Rotation and Planetary
  Transit)
• EDDINGTON.

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Méthodes directes Coronographie

• Coronographe Interférentiel
• Apodization

Image
Pupille (amplitude)
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• Coronographe Interférentiel Achromatique (CIA) J.
  Gay, 1997. OCA

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• Nulling
• Réseau de télescopes en interféromètres
• Interférométrie à frange Noire.
• Bracewell 1978
• Interférométrie destructrice sur laxe de
  linstrument.
• Balayage en fréquences spatiales.
• Projets spatiaux 
• Darwin
• NGST (?8m ? ?6.5m)
• NEF
• SPICA (4.5m)
• Terrestres
• 10 6 Bracewell
• KECK.
• ESA GENIE

Reconstruction du système solaire à 10pc DARWIN
Texp 10 heures (Mennesson et Mariotti 1997)
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• Coronographe à Masque de Phase (PMC)
• RoddierRoddier 1996.

Déphasage de p dune partie du centre de la PSF
Masque de phase
n
n
e
? 2? e ( n n ) / ? 180
Lyot
PMC
Equilibrage des amplitudes
Chromatisme
29

• Masque de Phase Quatre quadrans (FQPM)
• D. Rouan et al. 2000.

Masque de phase
MIRI - JWST
30

• Couteaux de Phase (PKC)
• L. Abe et al. 2001

Chromatisme
Masque de phase
180
31
Subaru

• OA Dédiée
• A. Sivaramakrishnan et al. 2001.

32

• Apodization
• C. Aime 2002

33

• Reconfiguration de pupille.
• O. Guyon, 2003.

Plan focal
NA
NA
masque
A
A
Plan focal
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NOUVEL INSTRUMENT (ON/IMCCE
2004) Instrument de testes - Optique à miroirs
(F/17 T1m - SOAR) - Hg-mask - Apodization
Pupille - Masque de phase - Pic du Midi T1m
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Masque de Mercure Hg-Mask
Surface torique libre ? /100 erreurs de
phase Compression Ajustement du
diamètre Occultation tridimensionnelle
Apodization
Masque de Phase adaptatif
Accordable ? Egalisation des
amplitudes (diamètre)
n
e
n
? 2? e ( n n ) / ? 180
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Instrument
Miroirs CTA Brésil
Structure aluminium rigidifiée carbone
Bloc de masques - Mercure - Bulles

• Pupille libre
• Iris Lyot réglable
• Miroirs plans libres
• Apodization en amplitude (prolate)
• C. Aime

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• Bloc de masques
• 6 emplacements
• Compression mécanique Gaz (goutte)
• Rotation (centrage axe micro)

Rail axe micro
Accès mirois et iris
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Masques de phase Banc PIC DU MIDI 2005