Actualités du laboratoire Lagrange

SPHERE, vingt ans de défi et de réussite

Détails

sphereLe consortium SPHERE célèbre sa 100e publication scientifique, dont l’étude démographique des exoplanètes situées au-delà de l’orbite de Saturne.

L'imageur d’exoplanètes SPHERE (Spectro-Polarimetric High-Contraste Exo-planet REsearch) (1), actuellement installé et en fonctionnement au Very Large Telescope de l'ESO au Chili, est dédié à la détection et la caractérisation des exoplanètes géantes et des disques planétaires autour d'étoiles proches du Soleil. Ce projet représente une aventure scientifique, technologique et humaine débutée il y a déjà une vingtaine d'années. Son succès s’est construit sur des contraintes instrumentales strictes et des développements techniques innovants, comme l'optique adaptative extrême, la coronographie, la polarimétrie de haute précision et la spectroscopie intégrale de champ. Les différents sous-systèmes de SPHERE ont été conçus, construits et intégrés par un consortium de douze grands instituts européens (2) sur plus d'une décennie lui permettant d’atteindre des performances inégalées sur le ciel. La figure 1 montre les principaux éléments de cette phase de conception et de construction.

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En haut à gauche: SPHERE sur la plateforme Nasmyth du Very Large Telescope. En haut à droite: sous-systèmes SPHERE: SAXO, le système d'optique adaptative extrême, ZIMPOL, le polarimètre d'imagerie de Zurich, IFS, le spectrographe de champ intégral, et IRDIS, l'imageur et le spectrographe dans le proche infrarouge. En bas: Photos de la première lumière de SPHERE au printemps 2014 et implémentation supplémentaire: camion et SPHERE se dirigeant vers UT3, premier Light dans la salle de contrôle, installation du troisième miroir torique et fixation de l'enceinte SPHERE

Après sa première lumière en mai 2014, SPHERE a été offert à la communauté européenne, et a rapidement obtenu des résultats scientifiques exceptionnels dans le domaine de la formation planétaire, de la démographie et des propriétés physiques des exoplanètes, mais aussi sur la caractérisation des corps mineurs du système solaire, l'environnement des étoiles évoluées, et même l’étude des noyaux galactiques actifs (3). Le consortium SPHERE a joué un rôle majeur dans ce succès et célèbre aujourd'hui la parution d'une série de trois articles dans la revue Astronomy & Astrophysics présentant la première phase de l’étude démographique des exoplanètes au-delà de 10 au c'est-à-dire au delà de l'orbite de Saturne (4), dont sa 100e publication scientifique (5). Ces travaux représentent une étape importante pour le consortium SPHERE rendue possible par l’investissement de tous les membres et instituts qui ont contribué avec succès à ce projet, de la phase de conception, de construction, jusqu'à celle d'exploitation scientifique au cours des cinq dernières années. Le projet SPHERE a permis de former une nouvelle génération de jeunes ingénieurs et scientifiques et positionne nos équipes européennes à la pointe de ce domaine majeur de l’astrophysique. Grâce à l'ensemble des travaux menés par le consortium SPHERE, la communauté associée se trouvera à l'avant-garde des développements d'imagerie à haut contraste pour préparer l’exploitation de futurs projets au sol sur la classe des grands télescopes de 10 à 40 m.

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Galerie de résultats astrophysiques d'exoplanètes, de disques, d'étoiles jeunes et évoluées publiés par le consortium SPHERE depuis la première lumière de SPHERE en mai 2014.

Lagrange

Le laboratoire Lagrange a dirigé le développement du simulateur d'instrument global et de l'ALC dans le cadre du coronographe NIR. Lagrange a contribué à l'assemblage, l'intégration et le test de l'instrument, à l'effort de recherche de la DRH pour l'IRDIS. Il a également dirigé le programme « Other Science » et a contribué de manière significative à la réduction des données via le centre de données et la participation aux équipes de réduction des données. Les principaux contributeurs sont : L. Abe, P. Bendjoya, M. Carbillet, O. Chesneau, J.B. Daban, R. Douet, A. Ferrari, G. Guerri, P. Janin-Potiron, Z. Khorrami, E. Lagadec, R. Ligi, P. Martinez, M. N'Diaye, S. Robbe-Dubois, I. Smith, O. Suarez et F. Vakili.

Contact : Eric Lagadec, eric.lagadec@oca.eu

Notes

(1) SPHERE pour Spectro-Polarimètre à Haut contrastE pour la Recherche d’Exoplanètes (Spectro-Polarimetric High-contrast Exo-planet REsearch),, https://sphere.osug.fr/

(2): IPAG: Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble, LAM: Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, LESIA: Laboratoire d’études spatiales et d’instrumentation en astrophysique, Paris, MPIA: Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, INAF: Instituto Nationale di Astrofisica, INAF-OAPD: Observatorio Astronomico di Padova, ONERA: The French Aerospace Lab, Paris, LAGRANGE: Laboratoire Lagrange, Nice, Anton Pannekoek Institute for Astronomy, ETH Zurich, ASTRON: Netherlands Institute for Radio Astronomy, Observatoire de Genève

(3): Communiqués de presse ESO émanant du consortium:

(4): Un programme scientifique clé de SPHERE est le programme SHINE (SpHere Infrared survey for Exoplanets) lancé en 2015 et représentant plus de 200 nuits de levés à grande échelle au VLT. SHINE est sur le point d'achever cette entreprise avec une exploration systématique d'environ 500 étoiles jeunes et proches qui représentent des laboratoires idéaux pour l'étude de la formation et de l'évolution des planètes. Les principaux moteurs scientifiques sont: i / explorer l'occurrence de planètes géantes au-delà typiquement de l'orbite de Saturne (> 10 au) dans les régions externes des systèmes exoplanétaires, ii / l'exploration de l'architecture des jeunes systèmes planétaires, et iii / la caractérisation de les propriétés physiques et atmosphériques des jeunes Jupiters. Dans ce cadre, une première série de trois articles scientifiques publiés dans la revue “Astronomy & Astrophysics” présente les premiers résultats sur les 150 premières jeunes étoiles proches explorées avec SHINE.

  • Desidera, Chauvin, Bonavita, Messina, LeCoroller et al., A&A, (2020): The SPHERE infrared survey for exoplanets (SHINE): I- Sample definition and target characterization
  • Langlois, Gratton, Lagrange, Delorme, Boccaletti et al., A&A (2020): The SPHERE infrared survey for exoplanets (SHINE): II- Observations, Data reduction and analysis, Detection performances and early-results
  • Vigan, Fontanive, Meyer, Biller, Bonavita et al., A&A (2020): The SPHERE infrared survey for exoplanets (SHINE): III- The demographics of young giant exoplanets below 300 au with SPHERE

(5): The 100th publication of the SPHERE consortium is:

  • Langlois, Gratton, Lagrange, Delorme, Boccaletti et al., A&A (2020): The SPHERE infrared survey for exoplanets (SHINE): II- Observations, Data reduction and analysis, Detection performances and early-results