Dossier de presse
X-shooter : le spectrographe le plus efficace pour saisir le ciel
Lundi 25 mai 2009

Le très grand télescope (Very Large Telescope VLT) de l’ESO — installation phare de l’Europe pour l’astronomie au sol — est désormais équipé de son premier instrument de seconde génération : X-shooter. Il a la capacité d’enregistrer, en une seule fois, avec une haute sensibilité, la totalité du rayonnement (spectre) d’un objet céleste - depuis l’infrarouge jusqu’à l’ultraviolet. Cet outil nouveau et unique sera particulièrement utile à l’étude des explosions lointaines baptisées sursauts gamma.

Very Large Telescope
Very Large Telescope

(ESO)

X-shooter offre une capacité unique parmi les instruments des grands télescopes”, déclare Sandro D’Odorico, le coordinateur du consortium de chercheurs et d’ingénieurs européens qui ont bâti ce remarquable outil. “Jusqu’à présent, différents détecteurs, des télescopes variés et des observations multiples étaient nécessaires pour couvrir cette gamme de longueur d’onde. Les données d’un astre pouvaient être acquises à des moments distincts et dans des conditions différentes. Cela rendait leur comparaison difficile.

X-shooter, lui, couvre l’ensemble du spectre visé : de l’ultraviolet (300 nanomètres de longueur d’onde) à l’infrarouge proche (2 400 nm). En parallèle, il analyse jusqu’à la moitié de la lumière reçue d’un astre après qu’elle a traversé l’atmosphère et le télescope. “Tout compris, X-shooter va nous aider à économiser le précieux temps de télescope dans un rapport de un à trois ou plus. Il ouvre une nouvelle fenêtre d’opportunité pour l’étude de nombreuses sources célestes encore bien mal comprises,” indique S. D’Odorico.

Illustration graphique des trois spectres obtenus pour un quasar. En fait, la majorité des longueurs d’ondes analysées sont invisibles à l’oeil humain.
Illustration graphique des trois spectres obtenus pour un quasar. En fait, la majorité des longueurs d’ondes analysées sont invisibles à l’oeil humain.

(ESO)

Le nom de l’instrument de 2,5 tonnes a été choisi afin d’illustrer sa capacité à acquérir de manière efficace des données sur une source dont la nature et la distribution d’énergie sont inconnues avant le début de l’observation. Cette propriété particulièrement est cruciale dans l’étude des sursauts de rayons gamma, les explosions les plus énergétiques connues dans l’Univers. Jusqu’à présent, une estimation grossière de la distance de la cible céleste était nécessaire pour décider quel instrument mettre en œuvre afin de conduire une étude approfondie. Grâce à X-shooter, les astronomes vont pouvoir se passer de cette première étape. C’est important dans le cas des sursauts gamma qui s’estompent et disparaissent très rapidement. La vitesse des opérations techniques est alors un facteur clef pour comprendre la nature de ces sources fugaces et éphémères.

L’instrument X-shooter installé sur l’un des quatre télescopes de 8 mètres.
L’instrument X-shooter installé sur l’un des quatre télescopes de 8 mètres.

(ESO)

Je parie que X-shooter va découvrir les sursauts gamma les plus éloignés et les tout premiers objets formés dans le jeune Univers”, indique François Hammer, de l’Observatoire de Paris, qui mène la participation française à X-shooter.

X-shooter est l’œuvre d’un consortium de 11 instituts au Danemark, en France, en Italie et aux Pays-Bas avec l’ESO. Au total, il a bénéficié de 68 personnes-an de travail des ingénieurs, techniciens et astronomes. C’est un investissement de six millions d’euros. Le temps de réalisation a été remarquablement bref pour un projet de cette complexité. Il a été bouclé en un peu plus de cinq ans à partir de la réunion initiale tenue en décembre 2003.

Le temps de réalisation relativement court et le succès de l’instrument sur le télescope signent la qualité et l’engagement des nombreuses personnes impliquées”, déclare Alan Moorwood, directeur des programmes à l’ESO.

Installé fin 2008, mis « sur le ciel » au grand complet le 14 mars 2009.
Installé fin 2008, mis « sur le ciel » au grand complet le 14 mars 2009.

(ESO)

L’instrument a été installé sur le télescope fin 2008. Les premières observations en configuration complète ont eu lieu le 14 mars 2009. Elles ont démontré que l’instrument fonctionne parfaitement, avec une résolution et une efficacité inégalées, sur la totalité de la gamme de longueurs d’ondes visée, de l’ultraviolet difficile à capter, jusqu’à la limite de la bande infrarouge K dominée par l’émission thermique. X-shooter a d’ores et déjà prouvé sa pleine capacité à obtenir des mesures complètes du rayonnement d’étoiles pauvres en éléments chimiques lourds, de systèmes binaires-X, de quasars éloignés et de galaxies, de la nébuleuse de l’étoile supergéante Eta Carène et de la supernova historique 1987A dans le Grand nuage de Magellan. Il a observé un sursaut gamma éloigné qui, par chance, a explosé pendant la période de test.

X-shooter sera remis à l’usage de la communauté astronomique à partir du 1er octobre 2009. L’instrument répond clairement à un besoin scientifique pointu : 150 propositions d’utilisation ont été reçues pour les premières périodes. Elles couvrent un total de 350 nuits d’observation et en font, alors qu’il n’est pas encore officiellement en service, le second instrument le plus demandé sur le Very Large Telescope - VLT.

Plus d’information…
Le très grand télescope, Very Large Telescope - VLT de l’ESO, est l’instrument optique le plus avancé du monde. Il se compose d’un ensemble de quatre télescopes de 8,2 mètres et se situe à l’observatoire Paranal sur un pic montagneux isolé dans le désert d’Atacama, au nord du Chili. Les quatre télescopes offrent, au total, 12 stations focales où sont installés des instruments d’imagerie et de spectroscopie. En outre, une station spéciale recombine la lumière issue des télescopes utilisés de concert en mode d’interférométrie.

Le premier instrument FORS1 du VLT a été installé en 1998. Il a été suivi de 12 autres répartis sur les points focaux dans les dix dernières années. X-shooter est le premier instrument de seconde génération destiné au VLT. Il remplace le cheval de bataille FORS1 mis en œuvre avec succès pendant plus de dix ans par des centaines d’astronomes. X-shooter opèrera au début au point focal Cassegrain du télescope Kuyen (UT2).

En réponse à un appel à proposition pour l’instrumentation de seconde génération du VLT, l’ESO a reçu trois offres correspondant à des spectrographes de résolution intermédiaire et de haute efficacité. Elles ont été fondues en une seule autour du présent concept X-shooter approuvé pour construction en novembre 2003. La revue de conception finale, où le concept technique est figé et déclaré apte à la réalisation, remonte à avril 2006. Les premières observations au complet sur le télescope ont été menées le 14 mars 2009.

X-shooter est un projet conjoint du Danemark, de la France, de l’Italie, des Pays-Bas et de l’ESO. Les instituts partenaires sont : le Niels Bohr Institute et le DARK de l’Université de Copenhague au Danemark ; le laboratoire Galaxies, Etoiles, Physique et Instrumentation - GEPI de l’Observatoire de Paris et le laboratoire Astroparticule et Cosmologie - APC basé à l’Université Paris Diderot à Paris, avec des contributions du CEA et du CNRS en France ; les observatoires de Brera, Trieste, Palerme et Catania et le ministère de la recherche MIUR en Italie ; Astron ainsi que les Universités d’Amsterdam et de Nijmegen aux Pays-Bas. À coté des instituts et de l’ESO, le projet a été soutenu par les agences nationales d’Italie INAF et des Pays-Bas NOVA et NWO, ainsi que par la fondation Carlsberg du Danemark. Au Danemark et aux Pays-Bas, il a aussi reçu l’appui du prix Descartes, le plus important prix scientifique en Europe, attribué par l’Union européenne en 2002 à la collaboration de recherche sur les sursauts gamma menée par le professeur Ed van den Heuvel.

L’ESO, Observatoire européen austral, est la principale organisation intergouvernementale pour l’astronomie en Europe. Elle regroupe 14 pays contributeurs : Allemagne, Autriche, Belgique, Espagne, Danemark, France, Finlande, Italie, Pays-Bas, Portugal, Suède, Suisse et Royaume-Uni, République Tchèque.

L’ESO mène un ambitieux programme concentré sur la conception, la construction et l’exploitation de puissantes installations d’observation basées au sol. Elles permettent aux astronomes d’effectuer d’importantes découvertes. L’ESO joue aussi un rôle de premier plan dans la promotion et l’organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L’ESO met en œuvre trois sites d’observation uniques au monde, dans la région du désert d’Atacama au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor.

Les contributions

Le projet X-shooter a été porté par un consortium impliquant, aux côtés de l’ESO, différents instituts de recherche européens : danois, français, italien et néerlandais. Pour la première fois dans les collaborations de l’ESO avec ces instituts de recherche sur les instruments du VLT : les partenaires extérieurs ont apporté une plus grande quantité de travail et de financement.

Le consortium a reçu le soutien français du Centre national de la recherche scientifique (CNRS), à travers ses instituts : l’IN2P3 et l’INSU.

Roberto Pallavicini, responsable scientifique italien, et l’un des plus actifs promoteurs du projet depuis son tout début, est décédé à Rome en janvier 2009. Sofia Randich a pris sa suite et le remplace à ce poste.

Contacts scientifiques

- Sandro D’Odorico
ESO
Téléphone : +49 89 32 00 62 39

- François Hammer
Observatoire de Paris
Téléphone : +33 1 45 07 74 08

- Per Kjærgaard Rasmussen
Institut Niels Bohr, Université de Copenhague, Danemark
Téléphone : +45 353 259 87

- Sofia Randich
INAF-Observatire d’Arcetri
Téléphone : +39 055 27 52 251

- Lex Kaper
Institut « Anton Pannekoek »
Amsterdam, Pays-Bas
Téléphone : +31 20 52 57 474

Contacts Presse

- Henri Boffin
ESO
Téléphone : +49(0)89 3200 6222

- Frédérique Auffret
Observatoire de Paris
Téléphone : +33 1 40 51 20 29
Portable : +33 6 22 70 16 44

- Julien Guillaume
CNRS
Téléphone : +33 1 44 96 46 35

Quelques mots de présentation…

- L’Observatoire de Paris
www.obspm.fr
Un des grands pôles internationaux de recherche en astronomie

L’Observatoire de Paris fait partie des Grands établissements placés sous la tutelle du ministère de l’Education nationale et dispose d’un statut d’université. Regroupant trois sites - Paris, Meudon et Nançay - il se positionne comme le centre de recherche en astronomie et en astrophysique le plus important d’Europe.

Les recherches menées à l’Observatoire de Paris couvrent quasiment tous les champs de l’astronomie : l’espace-temps, le Soleil et les planètes du système solaire, les étoiles et leur environnement, les galaxies, l’origine de l’Univers. Pour appréhender la diversité des phénomènes en question, les astronomes de l’Observatoire font appel à un éventail de spécialités dont la particularité est de se compléter et de se combiner entre elles. Ainsi astronome, astrophysicien et planétologue peuvent-ils être tour à tour théoricien, modélisateur, observateur, expérimentateur, instrumentaliste.

Son budget, essentiellement constitué de subventions publiques et de contrats de recherche, s’élève à 16 millions d’euros , hors salaires. L’effectif est composé d’environ 800 personnes relevant pour la plupart de l’Éducation nationale ou du CNRS, dont un tiers de chercheurs et enseignants-chercheurs et deux tiers d’ingénieurs, techniciens et administratifs. Plus d’une centaine de chercheurs français ou étrangers, d’étudiants et de stagiaires en formation sont accueillis chaque année sur les trois sites pour des séjours de longue durée.

Dans le cadre de l’Année mondiale de l’astronomie, l’Observatoire de Paris a développé et soutenu de nombreux projets, dont l’exposition Cosmos présentée durant six mois au Palais de la découverte dès juin 2009, afin de répondre à la curiosité du public et de susciter l’attrait des jeunes pour les sciences.

La préparation à l’E-ELT comme l’un des axes prioritaires de l’Observatoire de Paris L’Observatoire de Paris est depuis longtemps engagé dans l’instrumentation du VLT et du VLTI. Il a mis en toute première priorité de ses actions de recherche la préparation à l’E-ELT.

Le projet E-ELT (European Extremely Large Telescope), conçu et développé sous la responsabilité de l’ESO, a pour objectif la réalisation d’un télescope de 42m à l’horizon 2018 ; il constitue la première priorité de la communauté européenne pour l’astronomie au sol, comme l’indique le récent rapport du réseau européen Astronet (2008).

L’Observatoire a l’intention de jouer un rôle majeur dans le cadre des études du futur E-ELT, première priorité de la communauté astronomique européenne. Cette volonté s’appuie sur la compétence de ses équipes.

    • L’expertise de l’Observatoire repose sur deux structures :
    • le Groupement d’Intérêt Scientifique Phase (Partenariat Haute résolution Angulaire Sol-Espace), dont le champ de compétence porte sur la haute résolution angulaire ;
    • le Pôle Instrumental qui, au sein du laboratoire GEPI (Galaxie, Etoile, Physique et Instrumentation) conçoit, réalise et conduit des projets instrumentaux de grande ampleur.

Ces expertises ont capitalisé sur les réalisations faites pour le VLT et le VLTI, en particulier dans les domaines de l’optique adaptative et de la spectroscopie 3D. Elles ont conduit l’ESO à confier aux équipes de l’Observatoire de Paris d’importantes responsabilités dans les études de Phase A de trois instruments ELT ainsi qu’une contribution sur des équipements du télescope.

Plusieurs de ces instruments ont vocation à se trouver en première lumière sur l’ELT, impliquant une mobilisation considérable des moyens de l’Etablissement.-

- L’Institut National des Sciences de l’Univers

L’Institut National des Sciences de l’Univers (INSU), créé en 1985, a pour mission d’élaborer, de développer, de coordonner les recherches d’ampleur nationale et internationale en Astronomie, Espace, Sciences de la Terre et des Milieux naturels ou anthropisés (océan, atmosphère, surfaces continentales), menées au CNRS et dans les établissements publics relevant de l’Education Nationale.

C’est une agence de moyens au service de la recherche pour la mise en place des très grands équipements, des moyens nationaux d’observation, des bases de données et des programmes de recherche nationaux en coordination avec d’autres organismes.

C’est une agence de moyens au service de la société en phase avec les interrogations sociétales sur nos origines, l’évolution du climat et ses impacts, la pollution des milieux naturels, les risques naturels.

Pour assurer ses missions, l’INSU organise des prospectives scientifiques permettant de définir une stratégie de programmation de la recherche et d’acquisition d’équipements nationaux et internationaux.

Le développement de telles recherches exige un partenariat avec les autres organismes de recherche dans un cadre national, européen et mondial.

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X-shooter en images

Mis à jour le 2 juin 2009
 
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