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- Instrumentation

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calcotron

exerciceLe spectromètre HARPS

Difficulté : ☆☆☆   Temps : 45 min

Le spectromètre HARPS, mis en service au printemps 2003 à La Silla, l'un des sites chiliens de l'ESO, a pour but la recherche des exoplanètes. On se propose ici de retrouver quelques-unes des qualités qui lui permettent d'atteindre les objectifs scientifiques fixés.

Question 1)

Le spectromètre est installé derrière le télescope de 3.6 m de l'ESO. Sa pièce principale, le réseau, présente une hauteur h de 20 cm. Déterminer le grossissement G du montage afocal permettant un éclairement optimum du réseau, en supposant un faisceau non divergent.

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Question 2)

Montrer qu'une déviation i_0 dans le champ objet se traduit par une variation G\ i_0 de l'angle dispersé.

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Question 3)

Rappeler l'expression donnant les variations {\mathrm{d}} i' de l'angle de dispersion i' en fonction des variations de longueur d'onde {\mathrm{d}} \lambda, du pas p du réseau, et selon l'ordre d'interférence m.

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Question 4)

On cherche à déterminer le champ objet maximal, qui permette d'atteindre un pouvoir de résolution \mathcal{R} = 120\,000. Montrer que cette performance nécessite un faisceau émergeant du spectromètre de taille angulaire limitée à

{\delta i'} \ = \ {m\over p}\ {\lambda \over \mathcal{R} } {1\over \cos i'}

et conclure. On fera l'application numérique avec les données :

p = 31.6 {\,\mu\mathrm{m}}, \tan i'=4 et un ordre d'interférence m=110 à \lambda = 0.5 {\,\mu\mathrm{m}} :

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Question 5)

Justifier a posteriori l'hypothèse de non-divergence du faisceau. On pourra considérer un faisceau optique de longueur 8 m dans l'instrument.

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