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    Avec ses 370 millions de pixels, MUSE est le premier et le seul instrument à pouvoir explorer en aveugle un grand volume d’Univers. Parce qu’il ouvre de nouveaux champs d’investigation pour l’astronomie optique, MUSE a un très fort potentiel de découverte. D’autre part, avec son mode à haute résolution spatiale, il est également un outil exceptionnel pour étudier en grand détail les phénomènes physiques complexes qui sont en œuvre dans la plupart des objets astronomiques.



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    Représentation de l’instrument MUSE au foyer du VLT





    Schema général du fonctionnement de MUSE
    Chaque élément est cliquable et mène à l’article detaillé correspondant.



    Muse est un instrument ambitieux : composé de 24 modules étudiés et réalisés dans un contexte industriel, il est optimisé pour les très longs temps de pose et assisté par une optique adaptative et 4 étoiles laser. Il fait appel à nombre d’innovations technologiques tels que les découpeurs de champs, les réseaux holographiques à volume de phase et à large domaine de longueur d’onde, les spectrographes à bas coût et l’optique adaptative multi-conjuguée.Avec ses 370 millions de pixels, MUSE est le premier et le seul instrument à pouvoir explorer en aveugle un grand volume d’Univers. Parce qu’il ouvre de nouveaux champs d’investigation pour l’astronomie optique, MUSE a un très fort potentiel de découverte. D’autre part, avec son mode à haute résolution spatiale, il est également un outil exceptionnel pour étudier en grand détail les phénomènes physiques complexes qui sont en œuvre dans la plupart des objets astronomiques.




    Le principe de Muse : la spectrographie intégrale de champ



    Là ou l’observation standard de l’espace n’apporte qu’une information visuelle, la spectroscopie permet d’obtenir une multitude de données sur la source qui a émis la lumière. Ainsi l’on peut déterminer sa température, sa composition, estimer sa distance et son mouvement par rapport à l’observateur mais aussi de nombreuse données sur la matière présente entre la source et l’observateur.

    Tandis que les anciennes techniques de spectroscopie ne permettaient d’observer que difficilement plusieurs objets simultanément, MUSE permet quand à lui d’analyser la totalité des objets d’un champ (portion d’espace visible à travers un télescope), et ce en une seule fois.



    La Spectrographie standard
    La Spectrographie standard
    Les anciennes techniques limitent l’analyse au champ d’observation, et on doit alors effectuer une nouvelle observation pour chaque objets.



    Plus précisément, MUSE est capable d’observer simultanément les données d’espace (coordonnées spatiale) et de spectre (lumière émise par la matière) de la totalité des objets d’un champ , là ou ses prédécesseurs ne pouvaient que se limiter à une portion d’image ou à quelques objets précis.

    En analysant en une seule pose toutes les informations d’un champ, MUSE apporte un gain énorme de temps et de précision. Là où avec des méthodes standard on ne peut observer que de petites partie d’un champ, chaque partie nécessitant une nouvelle pose avec le télescope (ou temps nécessaire à l’observation, d’une durée moyenne de 80h pour le VLT), MUSE effectue cette opération en une seule pose, d’où son efficacité accrue.



    Le coeur du système : les découpeurs de champ.


    Afin de parvenir à un tel résultat, l’objectif est de découper le champ global obtenu par le télescope en une mosaique d’image. Ainsi il sera possible d’effectuer en une fois la spectroscopie de chaque partie de l’image. On obtient ainsi simultanément les spectres de chaques parties de l’intégralité du champ observé.



    Observation et spectrometrie

    C’est à partir des observations d’un télescope que l’on obtient le “champ d’observation”.

    C’est ce champ qui va être traité par le Slicer pour ensuite être analysé par spectrographie.



    Le Découpeur de champ
    Le découpeur de champ va scinder le champ d’observation en plusieurs “sous champs” de même dimensionschamp d’observation.



    Du découpage de champ à la spectrographie
    Puis alignera ces sous champs en directions des différents spectropgraphe. Ceux-ci analyserons les images, que l’on recombinera ensuite pour obtenir un résultat global, avec des informations pour chaque zones découpé cette fois. Ainsi sera exploitable le spectre de multiples objets.



    Les découpeurs de champ et MUSE :


    MUSE dispose d’un premier découpeur de champ (Field Splitter) constitué de fines lames dont l’un des côté est à découpage parabolique. Il va découper l’image de champ initial en 24 parties, puis les aligner (reorganiser) à l’aide d’un jeux de lentilles : le séparateur de champ (Field Separator).

    Mais l’essentiel du travail ne fait que commencer, MUSE va ensuite réaliser un découpage bien plus audacieux, dont la difficulté n’est pas des moindres :

    Chacune des 24 parties va être acheminé par l’intermédiaire de relais optiques (Optic Relay) jusqu’à un module : l’unité d’intégrale de champ (Integral Field Unit), soit 24 IFU pour MUSE.

    A l’intèrieur de ceux-ci, un second découpeur de champ, la Matrice de dissection d’images (Image Dissection Array) va découper l’image en 48 parties, puis grâce à la Matrice de miroirs convergeants (Focusing Mirror Array) les aligner (reorganiser) devant la fente d’un spectrographe, afin que celui-ci puisse analyser les 48 spectres, sans effet de chevauchement.



    Le Principe Muse
    l’IDA (Image Dissection Array) et le FMA (Focusing Mirror Array) au coeur du découpage de champ.


    MUSE parviens ainsi à découper le champ initial en 1152 bandes géométriques, lui permettant d’obtenir une précision sans précédent.



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