Imageur GPI

Disque de poussières en orbite autour de la jeune étoile HR4796A. (Source : Marshall Perrin)

Disque de poussières en orbite autour de la jeune étoile HR4796A. (Source : Marshall Perrin)

L’imageur GPI (Gemini Planet Imager) est un instrument capable de détecter la lumière infrarouge émise par des planètes gazeuses géantes, semblables à Jupiter, qui sont en orbite autour de leur soleil, un peu comme l’étaient les planètes géantes gazeuses de notre système solaire lors de sa formation. GPI dispose de la technologie la plus avancée au monde pour l’imagerie d’exoplanètes. Il est optimisé pour l’étude des planètes de faible luminosité proches de leur soleil, pour l’étude de leur atmosphère et pour l’étude des disques de débris présents autour de ces soleils. GPI dispose aussi d’un mode spectroscopique qui permet d’étudier plus en détail les planètes. Il est installé sur le télescope Gemini Sud au Chili, l’un des plus grands télescopes au monde.

Les premières images captées par GPI sont supérieures d’un facteur 10 par rapport aux générations d’instruments précédents. GPI a capté ses premiers photons cosmiques en novembre dernier pendant une mission d’ingénierie. Durant cette première mission, l’équipe de chercheurs a pu, entre autres, observer le système planète-étoile de Beta Pictoris et obtenir le tout premier spectre de l’exoplanète Beta Pictoris b (voir les figures 1 et 2).

Image 1. Beta Pictoris b obtenue avec l’instrument NICI du télescope Gemini Sud lors d’une exposition de 4000 secondes (traitement de l’image par Christian Marois, NRC Canada.

Image 2. Première lumière de GPI. Une image de Beta Pictoris b résultant d’une exposition de 900 secondes. L’étoile brillante Beta Pictoris, le soleil de la planète géante, est cachée grâce à un masque au centre de l’image. Quelques artefacts de lumière diffuse (ou tavelures) sont visibles autour de l’étoile masquée, mais beaucoup moins qu’avec l’instruments NICI (traitement de l’image par Christian Marois, NRC Canada.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

En 2014, l’équipe de GPI commencera une étude à très grande échelle sur 600 étoiles jeunes afin de découvrir et d’étudier de potentiels systèmes planétaires. GPI sera aussi disponible à toute la communauté scientifique de Gemini pour divers projets, allant de l’étude de la formation des disques protoplanétaires aux jets de matières d’étoiles plus massives.

GPI : une collaboration internationale

GPI est un projet international mené sous la direction scientifique de Bruce Macintosh et du directeur de projet David Palmer, tous deux du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL). Une équipe de chercheurs du American Museum of Natural History, dirigée par Rebecca Oppenheimer a, quant à elle, conçu des masques optiques spécifiques utilisés dans le coronographe de l’instrument afin de bloquer la lumière diffuse qui pourrait altérer la lumière des exoplanètes observées. De son côté, une équipe de la NASA, du Jet Propulsion Laboratory, sous la supervision de l’ingénieur Kent Wallace, a construit le capteur de front d’onde ultra sensible permettant de mesurer les faibles variations de la lumière de l’étoile hôte pouvant nuire à la détection d’une exoplanète.

La conception optique, la construction et les tests du spectrographe composant l’instrument ont été réalisés grâce à l’équipe dirigée par le profeseur James Larkin du laboratoire infrarouge de l’Université de Californie à Los Angeles, en collaboration très étroite avec les professeurs René Doyon du Département de physique de l’UdeM et Simon Thibault de l’Université Laval. Le personnel de l’Observatoire du Mont-Mégantic, de l’Institut national d’optique à Québec et la compagnie Immervision de Montréal ont également participé au développement du spectrographe.

Le puissant logiciel de dépouillement et d’analyse de données a été conçu et développé sous la direction d’une équipe de chercheurs de l’UdeM en collaboration avec le Dunlap Institute de Toronto, le Space Telescope Science Institute et le Conseil national de la recherche du Canada – Herzberg. Ce logiciel permet de transformer l’information spectrale de chaque pixel en un cube tridimensionnel de données.

Enfin, une équipe du CNRC-Herzberg en Colombie-Britannique a conçu et produit la structure mécanique et le logiciel qui fait fonctionner l’ensemble de l’instrument. Le tout a ensuite été testé à l’Université Santa Cruz de Californie, avant d’être envoyé en août dernier au Chili. Finalement, l’institut SETI assure le transfert de données et les communications avec le GPI.

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