Observer

Spectre du Soleil à haute résolution

Le spectre solaire à haute résolution spectrale, observée avec un spectromètre à dispersion croisée. Les différents ordres d'interférence du spectromètre à haute dispersion ont été désenchevêtrés par la dispersion croisée.

Crédit : NOAO

Dispersion croisée

Schéma de principe : une double dispersion permet l'enregistrement du spectre entier sur une caméra CCD. Un réseau blazé disperse la lumière à haute résolution ; une dispersion à plus basse résolution, réalisée à l'aide d'un prisme, permet de distinguer les ordres entre eux. Le détecteur enregistre le signal dans les ordres élevés : chacun porte l'information spectrale, à haute résolution, dans un domaine de couleur différent. L'ensemble des ordres ainsi collectés permet de reconstituer le spectre entier. Le réseau est blazé de façon à optimiser le rendement énergétique instrumental.

Crédit : ASM

Réseau blazé

Profil d'un réseau blazé. Le profil en crête permet de réfléchir l'énergie dans un ordre d'interférence non nul.

Crédit : ASM

Le spectromètre HARPS

Le spectromètre HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) est dédié à la recherche d'exoplanètes, par la méthode de mesure des vitesses radiales.

Crédit : ESO/HARPS

Spectre obtenu par HARPS

Image d'un spectre-échelle à haute résolution spectrale obtenu avec une caméra CCD. Le spectre de l'étoile apparaît ici sous l'aspect de bandes sombres. L'étalonnage en longueur d'onde est apporté par les raies en émission d'une lampe spectrale (Thorium Argon), dont le spectre est intercalé avec celui de l'étoile, et enregistré simultanément.

Crédit : ESO/HARPS

Spectre blazé obtenu avec le spectromètre Harps : la diffraction par chaque trait du réseau est responsable du profil d'étalement du flux.

Crédit : ESO/HARPS

Du bon usage des progrès technologiques

Les spectromètres pour la haute résolution spectrale ne datent pas d'hier. Mais l'avènement des caméras CCD, qui permettent d'enregistrer un signal sur 2 dimensions, a renouvelé le principe instrumental de la spectrométrie à haute résolution, en ajoutant à la dispersion principale une dispersion croisée, qui permet l'enregistrement simultané de tout le domaine spectral sur une caméra CCD.

Un spectromètre à réseau disperse la lumière dans ses ordres élevés, et les différents ordres sont séparés par une dispersion croisée obtenue à plus basse résolution. L'avantage d'une telle instrumentation est d'aboutir à un enregistrement simultané de tout le spectre, comme p.ex. ce spectre solaire.

Le spectromètre HARPS

Le spectromètre HARPS dédié à la recherche d'exoplanètes est à l'heure actuelle le meilleur instrument de sa catégorie. Il atteint la résolution $\mathcal{R} = 120\,000$ , en proposant une excellente stabilité. Les mesures sont stables et reproductibles, sur une durée de plusieurs années, à mieux que le milliardième près. Les spectres de HARPS sont obtenus avec les différents ordres d'interférences repliés sur une image ; l'image, traitée, conduit au spectre.