LESIA - Observatoire de Paris

Présentation de la plateforme COSMIC

2023-09-18T07:13:53Z

COSMIC (COmmon Scalable and Modular Infrastructure for real-time Control) est une plateforme de développement en temps réel utilisée dans l'astronomie pour rendre les instruments plus efficaces, moins coûteux et moins compliqués. Elle est conçue pour être facilement entretenue et extensible à long terme.

Cette plateforme repose sur une conception matérielle qui tient compte des dernières avancées en informatique haute performance (HPC) pour rester performante sans devenir obsolète.

La partie logicielle est basée sur une architecture souple et modulaire qui peut être adaptée à différents besoins. Elle intègre des fonctionnalités en temps réel pour garantir des performances précises.

COSMIC est déjà intégré ou choisi comme référence pour plusieurs systèmes d'optique adaptative :

Télescope Keck
MICADO pour l'ELT
MAVIS pour le VLT
SPHERE+ pour le VLT

Pour en savoir plus sur COSMIC

Pôle HRAA (Haute Résolution Angulaire en Astrophysique)

Thibaut Paumard — 2023-08-03T08:26:45Z

Le pôle Haute Résolution Angulaire en Astrophysique est issu du groupe fondé par Pierre Léna en 1984. Sa raison d'être est la conception, la construction et l'exploitation d'instruments pour les télescopes au sol ou spatiaux. Ces instruments permettent de distinguer, dans le domaine optique, les composantes spatiales d'un objet, en s'approchant le plus possible des limites fondamentales imposées par la taille des optiques et la turbulence atmosphérique. Dans ce but, le groupe développe diverses méthodes pour maîtriser la phase de l'onde électromagnétique. Les instruments développés le sont toujours pour servir une science de premier plan dans plusieurs domaines où nos équipes sont devenues expertes.

Objectifs et thématiques du pôle

Le pôle est structuré en cinq équipes propres présentées ci-dessous. Les trois premières sont définies en termes méthodologiques et les deux dernières par des thématiques scientifiques. Il participe également à l'équipe transverse du laboratoire.

Équipes propres :

Optique adaptative : L'équipe d'optique adaptative (OA) développe pour les grands télescopes actuels (VLT, Keck) et futurs (ELT) des systèmes complets d'OA ou des briques de ces systèmes d'OA. Elle maîtrise l'ensemble de la chaîne de développement, partant de la conception de chacun de leurs sous-systèmes jusqu'à l'intégration finale au télescope. Elle développe en amont des travaux de R&D en analyse de front d'onde et en contrôle temps-réel (aussi bien sur la partie algorithmique que technologique). Actuellement, l'équipe est fortement impliquée dans les projets MICADO pour l'ELT, SPHERE+ et MAVIS pour le VLT. Ses travaux de R&D portent sur l'analyseur de front d'onde pyramide, ses mesures et son contrôle, ainsi que sur les calculateurs temps-réel, leurs architectures matérielles et des algorithmes de contrôle basés sur l'intelligence artificielle.
Imagerie à très haute dynamique : L'imagerie à très haute dynamique ou haut-contraste rassemble l'ensemble des techniques qui permettent de détecter et d'étudier des objets de faible magnitude orbitant très près d'objets beaucoup plus brillants. L'application la plus utilisée est la détection de planètes extrasolaires et de disques de poussières autour d'étoiles proches. Les techniques haute-dynamiques développées au LESIA équipent les télescopes au sol (Very Large Telescope) ou dans l'espace (JWST).
Interférométrie optique : L'équipe d'interférométrie optique est spécialisée dans la conception et l'exploitation d'instruments interférométriques. Ces instruments visent à recombiner la lumière de plusieurs télescopes, de façon à synthétiser un télescope de taille supérieure à chacun de ces télescopes pris individuellement. L'objectif est d'avoir une résolution angulaire - la finesse de l'image obtenue - similaire à ce qu'aurait un télescope dont le diamètre serait égal à la distance entre les télescopes de l'interféromètre.
Activité au cœur des galaxies : Cette équipe est principalement dédiée à la recherche portant sur les environnements de noyaux de galaxies, que ce soit notre Voie Lactée ou d'autres galaxies proches comme NGC 1068 en particulier. L'équipe se consacre également à l'étude des superamas stellaires (amas stellaires jeunes contenant de nombreuses étoiles jeunes et massives), ainsi qu'à l'étude des propriétés observables des objets compacts (trous noirs stellaires et supermassifs, étoiles à neutrons, objets compacts alternatifs).
Applications biomédicales : Notre équipe est en charge du transfert de techniques d'imagerie à haute résolution, développées ou optimisées pour l'astronomie, vers le domaine biomédical. Historiquement, nous avons d'abord utilisé l'Optique Adaptative pour permettre aux ophtalmologistes d'améliorer la qualité et la résolution d'images du fond de l'œil in vivo, dans le but de faire avancer la recherche sur les pathologies rétiennes. Nous travaillons depuis quelques années à accroître les performances de certains microscopes utilisés en neurosciences, afin de mieux connaître les maladies neurodégénératives.

Équipe transverse :

Exoplanètes

Projets instrumentaux

Les activités de chaque équipe sont largement structurées par des projets instrumentaux développés pour des observatoires au sol ou spatiaux. Ces projets sont décrits dans les pages de chaque équipe.

On peut citer notamment :

ESO ELT : MICADO
ESO VLT : SPHERE+
GRAVITY+
JWST : MIRI
FIRST
Banc THD

Ces projets s'appuient sur des expertises développées sur le long terme. L'accent est mis en ce moment sur la filière suivante :

COSMIC , une plateforme pour les calculateurs temps réels des instruments.

Acquisition des données

Nos équipes utilisent de nombreux instruments offerts à la communauté, en particulier ceux auxquels nous contribuons. La distribution des données est organisée par les agences gérant les observatoires au sol ou spatiaux dont l'ESO (European Southern Observatory). Pour plus d'information, voir les liens ci-dessous.

Modélisation et théorie

Nos équipes développent des outils de simulation et de modélisation qui sont décrits dans chacune de leurs pages, qu'il s'agisse de modèles d'instruments, de modèles de processus physiques qui perturbent la phase, ou de modèles astrophysiques. On peut citer notamment :

COMPASS (COMputing Platform for Adaptive optics SystemS) : outil de simulation pour l'optique adaptative
Gyoto (General relativitY Orbit Tracer) de l'Observatoire de Paris

Composition et caractéristiques du pôle

En novembre 2022, le pôle comptait :

15 chercheurs et chercheuses (enseignants ou non)
1 chercheur émérite
6 docteurs en contrat postdoctoral
11 étudiants préparant une thèse

En outre, 15 ingénieurs et ingénieures en poste permanent et 5 en poste temporaire ont une large part de leur activité sur les projets du pôle.

Membres du Pôle HRAA

Le code Gyoto (General relativitY Orbit Tracer de l'Observatoire de Paris)

Frederic Vincent — 2023-08-03T08:26:29Z

Le pôle de Haute Résolution Angulaire du LESIA a développé une activité forte concernant l'interprétation de l'environnement proche du trou noir supermassif Sagittarius A* au centre de notre Galaxie. De telles interprétations nécessitent de pouvoir simuler l'évolution de la matière et du rayonnement au voisinage d'un objet compact, dont la géométrie découle des équations de la relativité générale.

Le code Gyoto permet de calculer l'évolution des particules de matière (typiquement des électrons, principaux émetteurs de rayonnement) et des photons dans l'environnement d'un trou noir.

Gyoto permet également de simuler le transfert radiatif, c'est-à-dire l'évolution de l'émission et de l'absorption du rayonnement qui se propage au sein de la matière entourant le trou noir. Ce code permet de générer des images, des courbes de lumière, des spectres, des trajectoires sur le ciel (astrométrie).

En outre, le code Gyoto est capable de calculer l'information de polarisation du signal lumineux. De quoi s'agit-il ? Lorsque nous regardons de la neige en hiver, la lumière du Soleil qu'elle réfléchit parvient polarisée à notre œil. Autrement dit, la vibration de la lumière est orientée dans une direction privilégiée.

Observer cette lumière avec des lunettes polarisées permet de diminuer fortement la luminosité reçue et ainsi d'éviter l'éblouissement. De façon similaire, l'environnement d'un trou noir polarise le rayonnement qui nous arrive en vibrant selon des directions privilégiées. La mesure de cet état de polarisation et sa comparaison aux simulations de Gyoto nous donne des informations précieuses sur l'environnement du trou noir.

Pour en savoir plus sur le code Gyoto

Membres du Pôle HRAA (Haute Résolution Angulaire en Astrophysique)

2023-08-03T08:26:11Z

Chercheurs et chercheuses :

Pierre Baudoz
Anthony Boccaletti
Yann Clénet
Vincent Coudé du Foresto
Raphaël Galicher
Éric Gendron
Damien Gratadour
Elsa Huby
Pierre Kervella
Sylvestre Lacour
Anne-Marie Lagrange
Johan Mazoyer
Thibaut Paumard
Guy Perrin
Frédéric Vincent

Chercheur émérite :

Daniel Rouan

Doctorants :

Karim Abd El Dayem
Nicolas Aimar
Garance Bras
Cyril Cetre
Antoine Chomez
Charles Goulas
Yann Gutierrez
Manon Lallement
Mathilde Mâlin
Niklas Moszczynski
Florian Philippot
Julien Plante
Bartolomeu Pou Mulet
Sophia Stasevic
Keegan Thomson-Paressant
Christian Wilkinson
Amal Zidi

Post-doctorants :

Anton Afanasyev
Kevin Barjot
Anthony Berdeu
Harry-Dean Kenchington-Goldsmith
Flavien Kiefer
Iva Laginja
Miguel Montargès
Vito Squicciarini

Ingénieurs et techniciens et leur quotité au Pôle HRAA

Julien Brulé (100%)
Tristan Buey (20%)
Frédéric Chapron (30%)
Claude Collin (20%)
Roderick Dembet (100%)
Daniel Dupuis (70%)
Lahoucine Gouchou (100%)
Marie Glanc (100%)
Vincent Lapeyrere (50%)
Bertrand Le Ruyet (100%)
Florian Moura Ferreira (100%)
Arnaud Sevin (100%)
Simone Thijs (100%)
Fabrice Vidal (100%)