Durée
15h Th, 5h Pr
Nombre de crédits
| Master en sciences spatiales, à finalité | 2 crédits |
Enseignant
Langue(s) de l'unité d'enseignement
Langue anglaise
Organisation et évaluation
Enseignement au deuxième quadrimestre
Horaire
Unités d'enseignement prérequises et corequises
Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme
Contenus de l'unité d'enseignement
L'optique atmosphérique est l'étude des effets optiques induits par l'atmosphère terrestre sur des rayons lumineux se propageant depuis des sources éloignées. Le principal effet en astronomie est celui de la turbulence atmosphérique, qui limite les performances des télescopes au sol. Pendant les deux dernières dizaines d'années, les capacités et performances de systèmes d'optique adaptative (OA) ont fait l'objet de progrès remarquables. Ces systèmes opto-mécaniques compensent de façon active le floutage induit par la turbulence atmosphérique. En mesurant et corrigeant les distortions de front d'onde induites par les variations de l'indice de réfraction atmosphérique, les systèmes d'OA peuvent produire des images avec une résolution approchant la limite de diffraction des télescopes dans l'infrarouge proche.
Dans ce cours, nous détaillerons les processus physiques et les relations fondamentales de l'optique atmosphérique les plus pertinentes pour l'astronomie, et présenterons les techniques utilisés pour caractériser la turbulence atmosphérique. Nous introduirons ensuite les bases de l'OA et décrirons les différents types de senseurs de front d'onde et de systèmes d'OA qui ont été développés durant les 20 dernières années. Nous exposerons les principes de chacuns d'entre eux et examinerons leurs performances et limitations. Les aspects liés aux mesures photométriques et astrométriques dans des images corrigées par OA seront envisagés, et quelques applications notables seront discutées (planètes extrasolaires, disques circumstellaires, centre galactique, noyau actifs de galaxies, etc). Le cours se terminera par une revue des principaux défis liés aux systèmes d'OA actuels et futurs, et particulièrement ceux qui équiperont la prochaine génération de télescopes optiques et infrarouges au sol.
Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement
Ce cours vise à donner une synthèse des propriétés de la turbulence atmosphérique, de montrer comment elle nuit à la qualité des images astonomiques, et de décrire comment elle peut être corrigée en utilisant la technique de l'optique adaptative. A la fin du cours, l'étudiant sera capable de comprendre et de décrire les déformations successives encourues par un front d'onde depuis son entrée dans l'atmosphère terrestre jusqu'à sa mesure au plan focal d'un télescope équipé d'un module d'optique adaptative. Le cours donnera les connaissances de base nécessaires pour aborder des projets d'imagerie astronomique de pointe depuis le sol.
Savoirs et compétences prérequis
Ce cours nécessite des connaissances de base en optique géométrique et physique. C'est pourquoi le cours suivant est considéré comme co-requis: PHYS0048-3 (Coherent and incoherent optics, Instrumental optics I)
Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement
Partie théorique: leçons orales basées sur deux principaux articles de revue (Roddier et al. 1981 sur la turbulence atmosphérique, Hickson et al. 2016 sur l'optique adapative). Un diaporama sera utilisé et mis à disposition des étudiants.
Partie pratique: revue critique d'un récent article dans le domaine de l'optique atmosphérique ou adaptative, avec présentation d'un résumé de l'article en 10 min et discussion.
Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride)
Présentiel
Adaptations organisationnelles liées au contexte sanitaire
Selon la situation épidémique au Q2, le cours pourrait être organisé en ligne.
Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours
Le diaporama utilisé durant les cours sera mis à disposition des étudiants, ainsi que les deux articles de référence sur lesquels le cours est basé.
Autre lecture recommandée: "Principles of adaptive optics, 3rd edition" (Robert K. Tyson, 2012, CRC Press).
Modalités d'évaluation et critères
Vous trouverez ci-dessous les modalités d'évaluation envisagées pour les examens en présentiel et à distance ainsi que celle souhaitée en cas de session hybride. En fonction de l'évolution sanitaire, la modalité choisie vous sera communiquée au plus tard un mois avant le début de la session d'examen.
L'évaluation sera organisée lors d'un examen oral composé de deux parties:
- la réponse à une question sur le cours théorique, tirée au hasard parmi une liste de question soumise aux étudiants quelques semaines à l'avance,
- la présentation de l'article de recherche proposé à l'étudiant et sa discussion.
Chaque partie comptera pour 50% de la note finale.
Stage(s)
Remarques organisationnelles
Contacts
- Enseignant: Dr Olivier Absil, Chercheur Qualifié F.R.S.-FNRS (olivier.absil@uliege.be)
- Secrétariat: Mme Nicole Massin (N.Massin@uliege.be)