Cophasage de télescopes spatiaux et terrestre pour l'imagerie à hauts contrastes

par Iva Laginja

Projet de thèse en Astronomie et Astrophysique

Sous la direction de Laurent Mugnier, Remi Soummer et de Jean-François Sauvage.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine) , en partenariat avec ONERA - Département Optique et Techniques Associées (laboratoire) et de Observatoire de Paris (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    L'imagerie directe d'exoplanètes est une science en plein essor aujourd'hui. Les photos émis par l'exoplanète sont porteurs d'information sur la composition de son atmosphère, et témoins de biomarqueurs. Depuis la première planète imagée en 2004 (2M1207), des instruments dédiés à l'imagerie directe ont été mis en opération sur les plus grands observatoires au sol (Paranal, Gemini). Les planètes visées par ces systèmes sont des géantes gazeuses de type jupiters chauds. Le prochain défi est d'imager des planètes de plus petite taille, donc moins lumineuses, et proches de leur étoile hôte. Les futurs systèmes dédiés à ce type d'imagerie devront donc imager une planète plus proche que 0.1 arcseconde de son étoile, et jusqu'à 10^10 fois plus ténue. Ces performances, inatteignables aujourd'hui, ne pourront être atteintes que dans l'espace à bord de télescopes géants qui seront forcément segmentés. La qualité optique nécessaire à une telle imagerie nécessitera par ailleurs une maîtrise parfaite du front d'onde, à des niveaux plus petits que le nanomètre. Cette thèse porte sur la validation en laboratoire de méthodes de mesure et de contrôle de front d'onde dédiés aux télescopes segmentés pour l'imagerie d'exo-Terres. En particulier, la méthode COFFEE d'analyse de front d'onde sera testées sur le banc HiCat. La méthode de Dark Hole Non Linéaire sera également étudiée et implantée sur ce même banc. Dans un second temps, cette thèse porte également sur la modélisation de l'imagerie à hauts contrastes sur les futurs Extremely Large Telescopes segmentés. Cette thèse se fait en co-tutelle entre le Space Telescope Science institute (STScI) et l'Office National d'Etudes et de Recherches Aérospatiales.

  • Titre traduit

    Cophasing of space and ground-based telescopes for high-contrast imaging


  • Résumé

    High contrast imaging of exoplanets is currently an upsurging science. Images of exoplanets carry information about its atmosphere, which can show traces of biomarkers. Since the first exoplanet was directly imaged in 2004 (2M1207), new instruments dedicated to high contrast imaging have been installed on the biggest ground based observatories on Earth (Paranal, Gemini). The exoplanets that are targeted by these instruments are giant gaseous bodies known as Hot Jupiters. The next goal is to image exoplanets smaller in size, which will also make them less luminous, and closer to their host star. Future systems dedicated to this kind of imaging hence have to be capable of imaging a planet closer than 0.1 arc seconds to its host star and up to 10^10 times dimmer than the star. These capabilities, unachievable today, can only be reached with a space based giant telescope that will necessarily have to be segmented. The optical quality of such an imaging system will require a perfect wavefront control on levels smaller than a nanometer. This thesis contributes to the laboratory validations of wavefront sensing and control techniques for segmented telescopes with the purpose of imaging exo-Earths. IN particular, the COFFEE wavefront sensing algorithm will be tested on the HiCAT testbed. The Non-Linear Dark Hole algorithm will also be investigated and implemented on this testbed. Subsequently, this thesis also contributes to the modelization of high contrast imaging techniques on future segmented Extremely Large Telescopes. This thesis is co-supervised by the Space Telescope Science Institute (STScI, USA) and the Office National d'Etudes et de Recherches Aérospatiales (ONERA, France).