Instrument ULTRACAM monté sur le très grand télescope. Crédit d'image: ESO. Cliquez pour agrandir.
Des scientifiques britanniques ont ouvert une nouvelle fenêtre sur l’Univers avec la récente mise en service de l’instrument de visiteur ULTRACAM sur le très grand télescope (VLT) de l’Observatoire européen austral (ESO) au Chili.
ULTRACAM est une caméra ultra rapide capable de capturer certains des événements astronomiques les plus rapides. Il peut prendre jusqu'à 500 photos par seconde en trois couleurs différentes simultanément. Il a été conçu et construit par des scientifiques des universités de Sheffield et Warwick (Royaume-Uni), en collaboration avec le UK Astronomy Technology Centre à Édimbourg.
ULTRACAM utilise la toute dernière technologie de détection de dispositifs couplés chargés (CCD) afin de prendre, stocker et analyser les données aux sensibilités et vitesses requises. Les détecteurs CCD se trouvent dans les appareils photo numériques et les caméscopes, mais les appareils utilisés dans ULTRACAM sont spéciaux car ils sont plus grands, plus rapides et, surtout, beaucoup plus sensibles à la lumière que les détecteurs utilisés dans les produits électroniques grand public d'aujourd'hui.
En mai 2002, l'instrument a vu la «première lumière» sur le télescope William Herschel (WHT) de 4,2 m de La Palma. Depuis lors, l'instrument a reçu un total de 75 nuits sur le WHT pour étudier tout objet de l'Univers qui éclipse, transite, occulte, scintille, éclate, palpite, oscille, éclate ou explose.
Ces observations ont produit une mine de résultats nouveaux et passionnants, conduisant à déjà 11 publications scientifiques publiées ou sous presse.
Cependant, pour étudier les étoiles les plus faibles aux vitesses les plus élevées, il est nécessaire d'utiliser les plus grands télescopes. Ainsi, les travaux ont commencé il y a 2 ans pour préparer ULTRACAM pour une utilisation sur le VLT.
«Les astronomes utilisant le VLT disposent désormais d'un instrument spécialement conçu pour l'étude des phénomènes à grande vitesse», a déclaré Vik Dhillon, de l'Université de Sheffield (Royaume-Uni) et scientifique du projet ULTRACAM. «L'utilisation d'ULTRACAM conjointement avec la génération actuelle de grands télescopes permet désormais d'étudier des phénomènes célestes à grande vitesse tels que les éclipses, les oscillations et les occultations dans les étoiles qui sont des millions de fois trop faibles pour être visibles à l'œil nu.»
Observer les trous noirs
L'instrument a vu le VLT pour la première fois le 4 mai 2005, puis a été utilisé pendant 17 nuits consécutives sur le télescope pour étudier les planètes extrasolaires, les systèmes binaires à trous noirs, les pulsars, les naines blanches, l'astérosismologie, les variables cataclysmiques, les naines brunes, le gamma éclatements de rayons, noyaux galactiques actifs et objets de la ceinture de Kuiper.
L'un des objets faibles étudiés avec ULTRACAM sur le VLT est GU Muscae. Cet objet se compose d'un trou noir sur une orbite de 10 heures avec une étoile normale semblable à celle du soleil. Le trou noir est entouré d'un disque de matériau transféré de l'étoile normale. Lorsque ce matériau tombe sur le trou noir, de l'énergie est libérée, produisant des éruptions de grande amplitude visibles dans la courbe de lumière. Cet objet a une magnitude 21,4, c'est-à-dire qu'il est un million de fois plus faible que ce qui peut être vu à l'œil nu. Pourtant, pour l'étudier en détail et détecter les impulsions les plus courtes possibles, il est nécessaire d'utiliser des temps d'exposition aussi courts que 5 secondes. Cela est possible avec la grande ouverture et la grande efficacité du VLT.
Ces observations uniques ont révélé une série de pointes acérées, séparées d'environ 7 minutes. Un tel signal stable doit être lié à une structure relativement stable dans le disque de matière entourant le trou noir. Les astronomes sont en train d'analyser ces résultats dans les moindres détails afin de comprendre l'origine de cette structure.
Une autre série d'observations a été consacrée à l'étude des planètes extrasolaires, plus particulièrement celles qui transitent devant leur étoile hôte. Les observations ULTRACAM ont permis aux astronomes d'obtenir simultanément des courbes lumineuses, dans plusieurs bandes de couleurs, de quatre exoplanètes en transit connues découvertes par le levé OGLE, et ceci avec une précision d'un dixième de pour cent et une résolution temporelle de 4 secondes. C'est un facteur dix mieux que les mesures précédentes et fournira des masses et des rayons très précis pour ces soi-disant «Jupiter chauds». Parce que ULTRACAM fait des observations dans trois bandes d'ondes différentes, ces observations permettront également aux astronomes d'établir si le rayon de l'exoplanète est différent à différentes longueurs d'onde. Cela pourrait fournir des informations cruciales sur l'atmosphère possible des exoplanètes.
La caméra est le premier instrument à utiliser le Visitor Focus on Melipal (UT3) et le premier instrument construit au Royaume-Uni à être monté sur le VLT. Le Visitor Focus permet d'ajouter des technologies et des instruments innovants au télescope pendant de courtes périodes, permettant ainsi à des études qui ne sont pas disponibles avec la suite d'instruments actuelle de se dérouler.
"Ces quelques nuits avec ULTRACAM sur le VLT ont démontré les découvertes uniques qui peuvent être faites en combinant une technologie innovante avec l'une des meilleures installations astronomiques au monde", a déclaré Tom Marsh de l'Université de Warwick et membre de l'équipe. "Nous espérons que ULTRACAM deviendra désormais un visiteur régulier du VLT, donnant aux astronomes européens l'accès à un nouvel outil unique pour étudier l'Univers."
Plus d'information
L'équipe ULTRACAM est composée de Vik Dhillon, Stuart Littlefair et Paul Kerry (Sheffield, Royaume-Uni), Tom Marsh (Warwick, Royaume-Uni), Andy Vick et Dave Atkinson (UKATC, Édimbourg, Royaume-Uni). Pour l'installation sur le VLT, ils ont reçu le soutien de Kieran O’Brien et Pascal Robert (ESO, Chili). La page du projet ULTRACAM se trouve à l'adresse http://www.shef.ac.uk/~phys/people/vdhillon/ultracam.
Source d'origine: communiqué de presse de l'ESO
