Paramètres atmosphériques de Paranal mesurés par VINCI

Paramètres atmosphériques de Paranal mesurés par VINCI

Dès le départ, la mesure des paramètres atmosphériques à Paranal a été incluse dans les objectifs de l’instrument VINCI. Cette capacité a permis durant la période des premières franges d’évaluer les effets de la scintillation, de calculer une valeur du paramètre de Fried, et surtout de constater observationnellement la grande importance du temps de cohérence dans la précision des mesures avec VINCI.

Scintillation

Définition et configuration instrumentale La scintillation S est définie comme la variance relative des variations de l’intensité totale I de la lumière reçue de l’étoile: ( ) 2 2 I I S s = Ce paramètre dépend de la longueur d’onde de mesure: S est plus élevée aux longueurs d’onde visibles que dans l’infrarouge. De plus, la taille de la pupille utilisée pour collecter la lumière intervient également: plus la pupille est petite, plus S est importante. Dans notre cas, la pupille effective était seulement de 10 cm de diamètre, du fait de l’absence des compresseurs de faisceaux au moment des premières franges.

Figure 119. Montage de la fibre multimode sur la voie B de VINCI pour les mesures de scintillation. Pour observer l’intensité totale de la lumière stellaire, il est nécessaire de remplacer une des fibres monomodes des injections de VINCI par une fibre multimode dont le diamètre de coeur est de 125 mm (Figure 119). Cette grande taille permet d’intégrer l’intensité lumineuse sur toute l’image de l’étoile formée par le VLTI. L’imagerie de la sortie de fibre est réalisée de la même manière que pour le toron habituel, à ceci près que le diamètre de l’image de la sortie de fibre est plus important (Figure 120). Paramètres atmosphériques de Paranal mesurés par VINCI 124 Figure 120. Image de la fibre multimode éclairée par l’étoile s Lib sur la caméra LISA.

Mesures avec VINCI et l’ASM

Le système de surveillance météorologique automatisé de l’Observatoire de Paranal (ASM) fournit en permanence une valeur de S mesurée dans le visible (à la fréquence d’une mesure par minute). L’objectif principal de la mesure avec VINCI est de vérifier que la qualité du guidage des sidérostats est suffisante pour ne pas introduire de fluctuations de l’intensité lumineuse arrivant sur VINCI, du fait par exemple d’un éventuel vignettage du faisceau lors de son transport dans le train optique du VLTI.

L’étoile choisie pour les mesures de scintillation est s Lib (voir aussi la Section 5.2.11), qui a été observée avec VINCI équipé de la fibre multimode de 6h23 à 7h00 TU dans la nuit du 31 mars 2001. La valeur de S fournie par l’ASM a été surveillée en parallèle des mesures effectuées par VINCI,

de manière à pouvoir mettre en évidence un éventuel désaccord entre les deux estimations après correction de la différence de longueur d’onde (l’ASM fonctionne dans le visible alors que VINCI mesure la scintillation en bande K). La mesure de l’intensité lumineuse par l’ASM est effectuée à une fréquence de 50 Hz, contre 18,5 Hz pour la mesure effectuée avec VINCI, mais le temps d’intégration effectif de chaque exposition VINCI est de 0,035s, ce qui donne une « fréquence équivalente » de 28,5 Hz.

La valeur de l’indice de scintillation S mesurée par l’ASM au moment des mesures VINCI était de S = 1,6% (6h32 TU), à 0,5 mm, soit S = 5% en bande K et pour une pupille équivalente de diamètre D = 10 cm (dépendance en D -7/3 et l -7/6, voir Sarazin 1992 pour plus de détails). L’intensité sur le détecteur de LISA a été enregistrée à 6h31 avec la fibre multimode.

La mesure a été effectuée à la fréquence de lecture maximale du mode 64×64 pixels, soit 18,5 Hz. Le flux a été intégré sur chacune des images obtenues et corrigé du niveau de fond. La Figure 121 montre les fluctuations de signal photométrique enregistrées. Le spectre de puissance du signal photométrique est présenté sur la Figure 122.