Thèse Optique Adaptative pour des Liaisons Optiques en Espace Libre à l'Échelle Kilométrique en Interférométrie Infrarouge H/F

Doctorat_Gouv

Établissement : Aix Marseille Université
École doctorale : Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière
Laboratoire de recherche : LAM - Laboratoire d'Astrophysique de Marseille
Direction de la thèse : Benoît NEICHEL ORCID 0000000297471647
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-04-01T23:59:59

L'interférométrie est l'un des outils les plus puissants de l'astronomie moderne. En combinant la lumière de plusieurs télescopes, elle crée un « télescope virtuel » dont la taille effective correspond à leur séparation (la base). Plus la base est grande, plus les détails résolus sont fins. Avec des bases allant jusqu'à 130 m, le Very Large Telescope Interferometer (VLTI) permet déjà de révéler les mouvements des étoiles autour du trou noir du centre galactique, de sonder les régions internes des systèmes protoplanétaires et d'étudier la structure des noyaux actifs de galaxies. Étendre la base à l'échelle kilométrique ouvrirait un régime entièrement nouveau, permettant aux astronomes de résoudre des structures de seulement quelques dizaines de microsecondes d'arc, y compris l'environnement immédiat des trous noirs supermassifs ou des structures atmosphériques sur des exoplanètes proches.

Atteindre de telles bases nécessite de transporter la lumière collectée sur 1 à 2 km tout en préservant la qualité de son front d'onde. Cela représente un défi majeur, car la propagation horizontale près du sol est dominée par une turbulence forte et rapidement variable. Sur de telles distances, le faisceau ne se contente pas de se dégrader spatialement : il scintille, dérive et accumule des distorsions complexes. L'interférométrie exige une stabilité du front d'onde de l'ordre de quelques dizaines de nanomètres. Bien que des liaisons optiques en espace libre (FSO) assistées par optique adaptative existent en télécommunications laser, l'interférométrie astronomique impose des contraintes bien plus strictes.

La thèse proposée visera à développer un système d'optique adaptative capable de stabiliser un faisceau stellaire proche infrarouge sur une liaison FSO à l'échelle kilométrique, ouvrant ainsi la voie à de futures infrastructures interférométriques à très longue base.

Développement de nouvel instrumentation pour l'astronomie au sol

Déployer un système d'Optique Adaptative à l'observatoire Paranal au Chili

Simulations et experimentation