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MUSE capte sa toute première lumière

05/03/2014

Un nouvel instrument novateur baptisé MUSE (Explorateur Spectroscopique Multi-Unités) a été installé avec succès sur le Très Grand Télescope (VLT) de l'ESO de l'Observatoire Paranal au nord du Chili. Au cours de sa première phase de tests très concluants, MUSE a observé des galaxies lointaines, des étoiles brillantes et bien d'autres objets célestes.

Après une période d'essai et de validation préliminaires en Europe au mois de septembre 2013, MUSE a été acheminé à l'Observatoire Paranal de l'ESO au Chili. Il a été réassemblé au camp de base puis transporté avec soin sur la plateforme du VLT, et finalement installé sur la quatrième Unité Télescopique. MUSE est le dernier né de la seconde génération d'instruments destinés à équiper le VLT (X-shooter et KMOS furent les deux premiers, SPHERE sera le suivant).

Le leader de l’équipe et responsable du projet, Roland Bacon (Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, France), nous fait part de son ressenti : “Cet instrument est le fruit du travail acharné de nombreuses personnes durant plusieurs années, et le résultat est concluant ! Etonnamment, cet assemblage de composants optiques, mécaniques et électroniques de sept tonnes constitue aujourd'hui une fantastique machine à remonter le temps destinée à sonder l'Univers primitif. Nous sommes très fiers de cette réalisation – MUSE demeurera un instrument unique en son genre des années durant.”

Au plan scientifique, MUSE permettra de plonger au cœur des tous premiers instants de l'Univers afin de sonder les mécanismes de formation des galaxies, d'étudier les mouvements de la matière et les propriétés chimiques des galaxies proches. Parmi ses autres objectifs scientifiques figurent l'étude des planètes et des satellites du Système Solaire, des propriétés des régions de formation stellaires dans la Voie Lactée ainsi que dans l'Univers lointain.

MUSE constitue un outil de découverte à la fois puissant et unique : il utilise ses 24 spectrographes pour séparer la lumière en ses différentes composantes couleur pour constituer à la fois des images et des spectres de régions spécifiques du ciel. Il crée des vues 3D de l'Univers, la troisième dimension étant constituée par le spectre qui associé à chaque pixel [1]. Durant le processus d'analyse qui s'ensuit, l'astronome peut se déplacer au sein du nuage de données acquises par l'instrument et ainsi étudier différentes vues de l'objet obtenues pour chaque longueurs d'onde, tout comme il accorderait le réglage de sa télévision sur divers canaux correspondant à des fréquences différentes.

MUSE associe le potentiel de découverte d'un dispositif d'imagerie avec les capacités de mesure d'un spectrographe, tout en bénéficiant de l'excellente qualité d'image qu'offre l'optique adaptative. L'instrument est installé sur la quatrième Unité Télescopique du VLT, qui s'apparentera bientôt à un télescope adaptatif.

MUSE est le fruit de dix années de conception et de développement réalisés par le consortium MUSE – piloté par le Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, France et les instituts partenaires : l'Institut Leibniz d'Astrophysique de Potsdam (AIP, Allemagne), l'Institut d'Astrophysique de Göttingen (IAG, Allemagne), l'Institut d'Astronomie ETH de Zurich (Suisse), l'Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP, France), le Centre de Recherche Néerlandais en Astronomie (NOVA, Pays-Bas) et l'ESO.

Depuis le nouvel an 2014, Bacon et le reste de l'équipe chargée de l'intégration et de la mise en service de MUSE à Paranal, racontent l'épopée de MUSE et ses différentes étapes au travers des pages d'un blog dédié à l'instrument. L'équipe présentera les tout premiers résultats de MUSE lors du prochain colloque 3D2014 de l'ESO qui se tiendra à Garching près de Munich en Allemagne.

“Une muse a pour vocation de susciter l'inspiration. MUSE nous a effectivement inspirés de nombreuses années et continuera de le faire”, confie Bacon sur une page du blog publiée lors de la première lumière. “Il est certain que de nombreux astronomes du monde entier seront également séduits par le charme de notre MUSE”.

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La nébuleuse d'Orion observée par MUSE (Crédit : ESO/MUSE consortium/R. Bacon/L. Calçada)

Cette vue montre la façon dont le nouvel instrument MUSE qui équipe le Très Grand Télescope de l'ESO offre une description tridimensionnelle de la Nébuleuse d'Orion. La lumière en provenance de chacune des zones de cette spectaculaire région de formation d'étoiles a été séparée en ses composantes couleurs – révélant, dans le moindre détail, les propriétés physico-chimiques de chaque pixel.Au cours du processus d'analyse qui s'ensuit, l'astronome peut se déplacer au sein du nuage de données acquises par l'instrument et étudier les différentes vues de l'objet obtenues à  diverses longueurs d'onde, tout comme il règlerait sa télévision sur divers canaux correspondant à différentes fréquences. L'image a été constituée à partir de plusieurs ensembles de données MUSE obtenus peu après que l'instrument ait capturé sa première lumière en janvier 2014.Afin d'obtenir l'image colorée qui figure à gauche, il a fallu sélectionner trois régions différentes du spectre – les tranches du cube de données en l'occurrence – puis combiner les données au sein d'une seule image colorée. Ce résultat peut paraître impressionnant ; il est pourtant le fruit de la combinaison d'une infime fraction des informations contenues dans les ensembles de données tridimensionnelles acquises par MUSE.

Image de la Nébuleuse d'Orion reconstituée par MUSE (Crédit : ESO/MUSE consortium/R. Bacon/L. Calçada)

Cette image couleur de la Nébuleuse d'Orion a été constituée à partir des données acquises par le nouvel instrument MUSE qui équipe le Très Grand Télescope de l'ESO. Cet instrument a divisé dans ses différentes couleurs la lumière en provenance de chacune des zones de cette spectaculaire région de formation d'étoiles – révélant, dans le moindre détail, les propriétés physico-chimiques de chaque point. L'image a été créée à partir de plusieurs ensembles de données MUSE obtenus peu après que l'instrument ait capturé sa première lumière en janvier 2014. Afin de créer cette image, des régions bien définies du spectre ont été extraites pour former une image d'une seule couleur. Ce résultat peut paraître impressionnant ; il est pourtant le fruit de la combinaison d'une infime fraction des informations contenues dans les ensembles de données tridimensionnelles acquises par MUSE.

Notes

[1] Cette technique, baptisée spectroscopie intégral de champ, permet aux astronomes d'étudier les propriétés des différentes parties d'un objet telle qu'une galaxie afin d'observer sa rotation et d’en déduire sa masse. Elle permet également de déterminer la composition chimique ainsi que les propriétés physiques des différentes régions de l'objet étudié. Cette technique est utilisée depuis de nombreuses années mais, avec MUSE, elle a atteint son apogée en termes de sensibilité, d'efficacité et de resolution. On peut dire ainsi que MUSE combine simultanément l'imagerie à haute résolution et la spectroscopie. A titre d'exemple, il s'est avéré difficile jusqu'à présent d'étudier les raies d'émission des objets distants car ces raies sont décalées vers le rouge au delà du domaine des filtres qui sont habituellement utilisés sur les instruments actuels. Avec MUSE, cette limitation disparaît et toute raie spectrale peut désormais être étudiée, quelque soit son décalage en longueur d'onde.

Liens

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Thierry Contini, Tel: +33 5 61 33 28 14, Email: Thierry.ContiniSPAMFILTER@irap.omp.eu

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