GIRAFFE voit sa première lumière
1er juillet 2002
Le spectrographe GIRAFFE vient d’obtenir sa première lumière au Very Large Telescope de l’European Southern Observatory. Il s’agit d’un spectrographe multi-fibres qui permettra des observations spectrales de haute qualité d’une grande variété d’objets célestes, allant des étoiles de la Voie Lactée aux galaxies les plus lointaines. L’ensemble FLAMES inclut le spectrographe GIRAFFE, les systèmes de fibres, le positionneur de fibres OzPoz et le correcteur de champ. Il est le résultat d’une collaboration entre l’European Southern Observatory, l’Observatoire de Paris, l’Observatoire de Genève et l’Anglo Australian Observatory. Les systèmes de fibres optiques et le spectrographe (GIRAFFE) ont été réalisés par le laboratoire " Galaxies, Etoiles, Physique et Instrumentation " de l’Observatoire de Paris (GEPI, unité mixte de recherche, CNRS). Un tel instrument améliorera notre compréhension de la physique des étoiles et de l’évolution des galaxies, pièces maîtresses de la construction de l’Univers.
Le principe de cet instrument consiste à positionner sur le ciel une série de fibres optiques dont chacune est destinée à collecter la lumière d’une portion du ciel. La surface couverte représente un champ de vue de 25 minutes d’arc, équivalent à la taille de la Lune. La lumière est canalisée par ces fibres vers le ou les spectrographes qui en réalisent les spectres. Ces fibres sont déplacées dans le plan focal par un positionneur. L’instrument comporte 4 modes d’observation. Deux de ces modes sont du type "multi-objets" simples : chaque fibre est destinée à recueillir la lumière d’une étoile (132 objets simultanément). GIRAFFE sera unique pour l’étude détaillée des propriétés (âges, abondances, rotation, vitesses radiales) des étoiles situées bien au-delà de l’environnement solaire, incluant les étoiles situées dans le disque, le bulbe et le halo de la Voie Lactée (voir spectre figure 1 et détail du spectre figure 2), jusqu’aux étoiles des galaxies du Groupe Local.
Figure 1. Une centaine de spectres d’étoiles de type G du disque de la Voie Lactée ont été obtenus avec GIRAFFE. L’image représente la totalité du détecteur 2Kx4K de GIRAFFE avec les spectres (lignes verticales). Figure 2. Agrandissement de la figure précédente centrée autour du triplet du Magnésium qui apparaît en absorption (en sombre) sur chaque spectre. De nombreuses raies d’absorptions sont révélées par la résolution spectrale de GIRAFFE. Les variations d’intensité entre les différents spectres caractérisent le fait que les étoiles observées ont des luminosités différentes. Les deux autres modes sont du type "spectrographie 3D" ou "intégrale de champ". Leur principe consiste à découper un objet étendu (une galaxie) en une série de pixels et à en réaliser autant de spectres. Une des particularités de GIRAFFE est d’être le premier instrument au monde à déployer simultanément 15 systèmes dits intégrales de champs (" integral field units ", IFUs), constitués chacun d’une mosaïque de 20 fibres optiques qui sont positionnées sur le ciel. Chacun de ces systèmes ressemble à un oeil d’insecte, et dans leur ensemble ils collectent pas moins de 300 spectres simultanément. Sur GIRAFFE, ces pixels sont définis par des trames de microlentilles qui alimentent des torons de fibres. Sous la responsabilité et avec le soutien de l’ESO, les systèmes de fibres (dont les IFUs) et le spectrographe GIRAFFE ont été réalisés par le laboratoire GEPI de l’Observatoire de Paris (UMR CNRS), le positionneur de fibres par l’Anglo Australian Observatory, l’Observatoire de Genève développant avec le GEPI le logiciel de réduction de données.