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Optique Adaptative

NAOS (Nasmyth Adaptive Optics System) est le système d'optique adaptative qui équipe désormais Yepun, le 4ème télescope du Very Large Telescope de l'ESO (Paranal - Chili). Il est réalisé par un consortium comprenant l'Onera, l'Observatoire de Paris, l'Observatoire de Grenoble, et avec la participation de la division technique de l’INSU du CNRS. L'ESO a financé la construction de NAOS et a participé à certains sous-systèmes.
NAOS a fourni en Novembre 2001 ses premières images, avec une finesse de détail excellente. C'est un système complexe intégrant des composants optiques, mécaniques, électroniques et informatiques sophistiqués.


NAOS est un système à degré de correction élevé, c'est à dire capable de produire une qualité d'image se rapprochant beaucoup de la limite théorique. Pour atteindre cet objectif, il est équipé d'un miroir déformable de la société CILAS comportant 185 actionneurs utiles (photo ci-dessous), ainsi que d'un miroir rapide deux-axes (tip-tilt) réalisé par le LESIA.
 


NAOS comporte également 2 analyseurs de surface d'onde, qui permettent de mesurer les perturbations introduites par l'atmosphère, dont l'un fonctionnant dans l'infrarouge afin de pouvoir étudier des astres totalement invisibles.
La photo ci-dessous montre l'un des sous-systèmes de cet appareil qui fonctionne à très basse température. Cet analyseur est conçu et réalisé par le LESIA qui a également la responsabilité de l'intégration finale et de la caractérisation de NAOS.
   
 

Pour cette dernière tâche, un hall a été aménagé dans locaux du CNRS-Bellevue afin de pouvoir travailler dans des conditions d'environnement et d'espace satisfaisantes (NAOS mesure 2m50 en diamètre et pèse près de 2 tonnes).
 


NAOS (la structure cylindrique bleue claire) installé au foyer Nasmyth de Yepun, le plus récent des quatre télescopes du VLT

 
 


Novembre 2001
Des images d’une finesse inégalée : la première lumière de NAOS, l’optique adaptative du VLT est un succès.

Cliquer ici pour découvrir les premières images



NAOS permet d’aiguiser le regard d’un des quatre télescopes géants en lui redonnant la capacité - prédite par l’optique ondulatoire - de distinguer des détails d’autant plus fins que les miroirs sont de grande taille, capacité dont l’atmosphère l’avait privé. C’est en appliquant, 600 fois par seconde, des commandes à un miroir souple muni de 185 micro-moteurs, que NAOS arrive à compenser les creux et les bosses que la traversée de l’atmosphère a imprimé dans l’onde lumineuse. Restituée pratiquement telle qu’elle était avant son entrée dans l’atmosphère, cette onde peut alors être focalisée pour former une image quasi-parfaite sur une caméra. NAOS fournit ses images corrigées à CONICA, une caméra infrarouge construite par un consortium de laboratoires en Allemagne.
   
 
Les images ci-dessus illustrent le gain remarquable apporté par l'optique adaptative NAOS en comparant la photo d'un même objet, l'amas stellaire dense NGC 3603 dans la constellation de la Carène, obtenue avec la caméra ISAAC du VLT (sans optique adaptative) et avec NAOS/CONICA. Le nombre d'étoiles détectées, en particulier les étoiles de très faible éclat, est très supérieur sur l'image obtenue avec NAOS/CONICA : cela permet une étude détaillée de la façon dont les étoiles se répartissent, depuis les faibles jusqu'aux très grandes masses, lors du processus de formation stellaire. Cette région est particulièrement intéressante de ce point de vue, car elle est le siège d'une activité de formation stellaire parmi les plus intenses de notre Galaxie.
   
La région de Kleinmann-Low autour de l'objet de Becklin-Neugebauer dans la grande nébuleuse d'Orion. Située à deux pas des quatre étoiles du trapèze d'Orion, il s'agit d'une région extrêmement active du point de vue de la formation d'étoiles : elle contient en particulier un amas stellaire très jeune, encore enfoui dans le cocon de gaz et de poussière ou pudiquement il a vu le jour. Ce n'est que dans l'infrarouge que ces bébé-étoiles peuvent être observées. La source la plus brillante est l'objet de Becklin-Neugebauer (BN): c'est l'un des objets les plus étudiés dans la classe des proto-étoiles, ces étoiles qui n'ont pas encore atteint le stade où les réactions de fusion nucléaire sont établies, comme dans notre soleil. L'image de NAOS va permettre d'étudier les éjections de matière très importantes qui caractérisent la phase proto-stellaire, ainsi que la formation des étoiles de très petite masse qui apparaissent comme les sources les plus faibles sur cette image. Parmi ces sources, des "naines brunes" sont très certainement présentes. Cette image a été obtenue en utilisant l'analyseur de surface d'onde infrarouge réalisé par le LESIA à l'Observatoire de Paris. La source BN sert de référence à l'analyseur.
Autre site Naos à l'ESO.  



Tous les domaines de l’astrophysique vont bénéficier de ce remarquable bond en finesse de détails : depuis les études de petits corps (satellites et astéroïdes) de notre système solaire, jusqu’aux galaxies lointaines dont on pourra mieux connaître la formation, à une époque où l’Univers était beaucoup plus jeune.

L’Observatoire de Paris, pionnier dans le domaine de l’optique adaptative, a été un des trois partenaires de cette très belle réussite. Il a en particulier été responsable de la mise au point de plusieurs sous-systèmes critiques miroir de basculement 2-axes, analyseur de surface d’onde infrarouge, simulateur de turbulence et de la phase finale d’assemblage et de caractérisation qui a été conduite dans un hall d’intégration du CNRS à Bellevue, à quelques centaines de mètres de l’Observatoire de Meudon où avaient réalisés et testés des ensembles opto-mécaniques et électroniques.

L’équipe de l’Observatoire de Paris, conduite par des chercheurs, ingénieurs et techniciens du LESIA a également bénéficié d’une participation active d’ingénieurs et techniciens du GEPI et de la Division Technique de l’Institut des Sciences de l’Univers du CNRS. Ce même institut a, par ailleurs, apporté un soutien financier important en particulier pour l’équipement du hall d’intégration, soutien complété par des actions de l’Observatoire de Paris sur ses fonds propres.

 

 

 

 

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