Large telescope diffraction limited astrophysical imaging. Applications to observations of cold objects.
Imagerie astrophysique à la limite de diffraction des grands télescopes. Application à l'observation des objets froids.
Résumé
Speckle interferometry allows the restoration of diffraction limited images (a resolution of a few tens milliarcseconds in the visible) from the largest ground based telescopes in spite of the effects of atmospherical turbulence. I present various speckle interferometry methods (Labeyrie's, Knox and Thompson, bispectrum and self referenced speckle holography) in order to stress the rigour necessary in using them. Applying these methods in visible astronomy demands a photon-counting detector. I explain how I compensate for the so-called "photon-counting "hole" defect. I propose a robust approach for solving the image restauration problem from noisy and/or incomplete measurements. I show that this general approach can be modified to fit the nature of the measurements, in particular those of speckle interferometry. This allows me to derive or to improve a number of algorithms: deconvolution, blind deconvolution, speckle imaging, etc. Using these algorithms, I obtain reliable results of astrophysical interest: the discovery in Halpha of the jet emanating from T-Tau, the first evidence of orbital motion for a pre-main sequence binary star DF-Tau, the detection in the visible of the so-called "infra-red" ZCMa companion and the probing of the extended atmosphere of chi-Cygni in TiO bands.
L'interférométrie des tavelures permet de restaurer des images à la limite de résolution angulaire (quelques dizaines de millisecondes d'arc dans le visible) des plus grands télescopes terrestres malgré les effets de la turbulence atmosphérique. Je présente différentes méthodes de l'interférométrie des tavelures (méthodes de Labeyrie, de Knox et Thompson, du bispectre et de l'holographie auto-référencée) pour mettre en évidence la rigueur nécessaire à leur exploitation. L'application en astronomie visible de ces méthodes nécessite un détecteur à comptage de photons. J'explique comment je compense le défaut dit du "trou du comptage" de photons en intégrant des intercorrélations. Je propose une approche robuste pour résoudre le problème de la restauration d'image à partir de mesures très bruitées et/ou lacunaires. Je montre que cette approche générale peut être adaptée à la nature des mesures, en particulier à celles de l'interférométrie des tavelures. Cela me permet de dériver ou d'améliorer un certain nombre d'algorithmes : déconvolution, déconvolution en aveugle, restauration d'image en interférométrie des tavelures, etc. Ces algorithmes me permettent d'obtenir des résultats fiables et d'intérêt astrophysique : la découverte en Halpha de la base du jet émanant de T-Tau, la première mise en évidence du mouvement orbital d'une étoile double pré-séquence principale pour DF-Tau, la détection dans le visible du compagnon dit "infrarouge" de ZCMa et le sondage de l'atmosphère étendue de chi-Cygni dans les bandes du TiO.