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24 Imagerie directe par coronographie dans l’espace : le projet NEFhalo de diffraction issu d’une source centrale très intense.En première approximation, pour des optiques qui vérifient largement le critère de Rayleigh,la forme de la figure de diffraction dominante est une figure d’Airy (aux effets de diffractionprès, par exemple les effets de l’araignée soutenant le miroir secondaire). En réalité, mêmeles optiques très bien polies génèrent des défauts de phase résiduels de très faible amplitude.Il peuvent également provenir des formes imparfaites des divers éléments rencontrés sur lechemin optique qui participent à la diffusion de la lumière. Pour un instrument présentant detels défauts de phase, ils peuvent être mis en évidence loin de l’axe optique et se manifeste parl’apparition d’une structure de tavelures statiques, ou lentement variables. Ce dernier cas peutêtre dû par exemple à des dilatations/contractions relatives à des variations de température dumilieu ambiant (phénomène de respiration, ou "breathing").Dans ce champ résiduel de tavelures, la technique du "dark speckle" s’intéresse non pasaux figures d’interférences constructives (tavelures brillantes), mais aux tavelures sombres,c’est-à-dire aux zones d’interférences destructives. Si on considère la présence d’un objet àla distance r de l’axe optique dans le champ, alors la probabilité d’occurrence des taveluressombres sera réduite du fait de la non cohérence des fronts d’onde de l’étoile centrale et del’objet voisin, i.e. les modules des amplitudes relatives aux deux corps s’additionnent sansinterférer. Labeyrie montre (Labeyrie 1995 [68]) que la statistique d’occurrence des non photonévénements (ou zéro-photon) à un endroit donné du champ est favorable, en terme de signalà bruit, à l’image longue pose.2.5 CommentairesAvec l’utilisation simultanée de trois techniques qui améliorent à chaque fois le contraste,on montre qu’il est possible d’atteindre la limite de 10 9 nécessaire à l’imagerie directe d’exo-Jupiter, voire d’exo-Terre dans les longueurs d’onde visibles. Lors de notre étude, nous avonsfait appel à l’expertise d’ingénieurs d’Alcatel Space Industries qui nous ont mis en garde contreles lumières diffusées, les rétro-réflexions, les images fantômes et par conséquent d’utiliserun minimum, voire aucun dioptre. L’étude complète et détaillée du montage optique dépassaitquelque peu le cadre prospectif de cette étude. Néanmoins, ce concept d’imagerie haute dynamiqueavec cette approche globale regroupant plusieurs méthodes est toujours d’actualitéet mérite d’être explorée en profondeur. En outre, les nouveaux coronographes (Couteau dePhase/Quatre Quadrants) commencent à donner des performances très intéressantes maisqui ne peuvent donner des résultats vraiment spectaculaires que dans l’espace, tout du moins,au vu des performances limitées des corrections en optique adaptative sur des télescopes ausol, et dans le visible ou le proche IR.Mais même dans l’état actuel des technologies, il est essentiel de tester ces techniques ausol de manière exhaustive pour pouvoir profiter de leur plein potentiel pour des instruments plusaboutis en vue de missions spatiales. A ce titre il convient de mentionner les quelques résultats
Imagerie directe par coronographie dans l’espace : le projet NEF 25expérimentaux obtenus dans ce domaine de l’extinction haute dynamique. Un démonstrateurd’interféromètre "annuleur" a démontré les performances d’un tel instrument (Ollivier et al.2001 [91]). D’autres expériences du même type sont en cours notamment au JPL pour leKeck et le programme de détection directe d’exo-Jupiter. Dans le domaine de l’imagerie, peude tests ont été effectués. Seul le CIA (Gay 1996 [52]) a été testé et utilisé sur le ciel, maissans pour l’instant atteindre les performances attendues (extinction de quelques dizaines). Lecoronographe à masque de phase de Roddier a lui aussi été testé en laboratoire (Guyon,Roddier et al. 1999 [56]), mais la difficulté technique de réalisation du masque proprement ditn’a permis que d’atteindre une extinction de 16. Le coronographe à couteau de phase (décritplus en détail dans un chapitre ultérieur) a quant à lui donné des résultats très encourageants(∼3000) dans sa version monochromatique et préfigure de futures versions aux performancesaccrues et achromatiques.Même si la sensibilité extrême des nouveaux coronographes aux aberrations de bas ordrelimite fortement leur performance, des études approfondies et des tests sur des télescopes declasse moyenne au sol doivent être entrepris.
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Bibliographie 239[101] Prieur J.-L.
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