Study of fringe sensor concepts for infra-red interferometric imaging. Observation of interacting binaries at very high angular resolution.
Etude de concept d'instruments cophaseur pour l'imagerie interférométrique infrarouge. Observation de binaires en interaction à très haute résolution angulaire.
Résumé
Thanks to its very high angular resolution, optical interferometry is a technic perfectly suited for the study of the most inner regions of complex objects like young stars and their close environment, active galactic nuclei or interacting binaries. Quick and reliable image reconstructions are now possible thanks to the new instruments PIONIER at the VLT Interferometer or MIRC at the CHARA array, combining 4 or 6 telescopes. However interferometers strongly suffer from atmospheric turbulence so that they need fringe trackers, instruments which compensate these disturbances, then allowing to increase the sensitivity of interferometers by a factor of 10 to 1000. In the first part of my thesis, I present the result of different studies aiming at defining an optimized fringe tracker for 2nd generation instruments at the VLTI. I first demonstrate the interest of single-mode filtering in the framework of fringe tracking, as well as the fundamental importance of Adaptive Optics systems for interferometry, even on 1- or 2-m class telescopes. Second, I determine the most efficient ways to measure the fringe position and the telescopes combination scheme with the best compromise between sensitivity and robustness when combining 4, 6 or 8 telescopes. These studies finally led to the fringe sensor cnocept POPS proposed to ESO by the IPAG. In the second part of my thesis, I focused on interacting binaries. Their study could bring a wealth of information into several fields because of the diversity of physical processes at play. Observations of these systems at very high angular resolution with optical interferometry is a complementary tool to more classical techniques. I focused on the system SS Leporis that was observed with the instruments AMBER and PIONIER. We obtained the first image reconstructions of an interacting binary at the VLTI. These observations led us to a fundamentally new view of this particular system and pave the way to the study of interacting binaries at the VLTI.
De part sa capacité de très haute résolution angulaire, l'interférométrie optique est une technique d'observation parfaitement adaptée pour l'étude des zones les plus internes d'objets complexes tels que les étoiles jeunes et leur environnement proche, les noyaux actifs de galaxie ou les binaires en interactions. Bien qu'étant entrée dans l'aire de l'imagerie avec des instruments de nouvelle génération tels que PIONIER au VLT Interferometer, ou MIRC à CHARA (combinant 4 ou 6 télescopes), l'interférométrie optique est forte- ment handicapée par les perturbations atmosphériques. Les suiveurs de franges sont des instruments développés spécifiquement dans le but de compenser ces perturbations, permettant ainsi d'augmenter la sensibilité des interféromètres d'un facteur 10 à 1000. Dans la première partie de ma thèse, je présente le résultat d'études visant à définir un concept optimal de suiveur de frange de seconde génération pour le VLTI. Je démontre en premier lieu l'intérêt du filtrage spatial monomode pour le suivi de frange, ainsi que l'importance capitale de l'Optique Adaptative pour l'interférométrie, y compris pour des télescopes de 1 à 2 mètres de diamètre. Je dé- termine ensuite la meilleure méthode de mesure de la position des franges et la configuration de recombinaison des télescopes offrant le meilleur compromis entre sensibilité et robustesse du suivi de frange. Ces études ont finalement menées au concept de suiveur de frange POPS proposé à l'ESO par l'IPAG. Dans la seconde partie de ma thèse, je me suis intéressée aux binaires en interaction, objets en mesure d'apporter des réponses à un vaste champs d'études, du fait de la diversité des processus physiques en jeu. Leur étude à très haute résolution angulaire, permise par l'interférométrie optique, se montre parfaitement complémentaire des techniques classiques employées jusque là. Je me suis intéressé au cas du système SS Leporis, observé avec les instruments AMBER et PIONIER du VLTI. Nous avons obtenu les premières reconstructions d'images d'une binaire en interaction avec le VLTI. Ces observations nous ont permis d'avoir une nouvelle vision de ce système méconnu, ouvrant par la même la voie à l'étude des binaires en interaction au VLTI.
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