First light for GRAVITY: Phase referencing optical interferometry for the Very Large Telescope Interferometer
Première lumière de GRAVITY : interférométrie optique avec référence de phase pour le mode interférométrique du Très Grand Télescope européen
Roberto Abuter
(1)
,
Matteo Accardo
(1)
,
Amorim Antonio
(2)
,
Anugu Narsireddy
(3)
,
Gerardo Avila
(1)
,
N. Azouaoui
(4)
,
Myriam Benisty
(5)
,
Jean-Philippe P Berger
(5)
,
Nicolas Blind
(6)
,
Henri Bonnet
(1)
,
Pierre Bourget
(1)
,
Wolfgang Brandner
(7)
,
Roland Brast
(1)
,
Alexander Buron
(8)
,
L. Burtscher
(8, 9)
,
Frederic Cassaing
(10)
,
Frédéric Chapron
(4)
,
Elodie Choquet
(4)
,
Yann Clénet
(4)
,
Claude Collin
(4)
,
Vincent Coudé Du Forestol
(4)
,
Willem-Jan de Wit
(1)
,
Tim de Zeeuw
(1, 9)
,
Deen Casey
(8)
,
Françoise Delplancke-Ströbele
(1)
,
Roderick Dembet
(1, 4)
,
Frédéric Derie
(1)
,
Jason Dexter
(8)
,
Gilles Duvert
(5)
,
Monica Ebert
(7)
,
Andreas Eckart
(11, 12)
,
Frank Eisenhauer
(8)
,
Esselborn Michael
(1)
,
Pierre Fédou
(4)
,
Gert Finger
(1)
,
Paulo Garcia
(3)
,
Cesar Enrique Garcia Dabo
(1)
,
Rebeca Garcia Lopez
(7)
,
Eric Gendron
(4)
,
Reinhard Genzel
(8, 13)
,
Stefan Gillessen
(8)
,
Frédéric Conté
(1)
,
Paulo Gordo
(2)
,
Marion Grould
(4)
,
Ulrich Groözinger
(7)
,
Sylvain Guieu
(5, 1)
,
Pierre Haguenauer
(1)
,
Olivier Hans
(8)
,
Xavier Haubois
(1)
,
Marcus Haug
(8, 1)
,
Frank Haussmann
(8)
,
Thomas Henning
(7)
,
Stefan Hippler
(7)
,
Matthew Horrobin
(11)
,
Armin Huber
(7)
,
Zoltan Hubert
(4)
,
Norbert Hubin
(1)
,
Christian A. Hummel
(1)
,
Gerd Jakob
(1)
,
A. Janssen
(8)
,
Lieselotte Jochum
(1)
,
Laurent Jocou
(5)
,
Andreas Kaufer
(1)
,
Stefan Kellner
(8, 12)
,
Sarah Kendrew
(7, 14)
,
Lothar Kern
(1)
,
Pierre Kervella
(4)
,
Mario Kiekebusch
(1)
,
Ralf Klein
(7)
,
Y. Kok
(8)
,
Johan Kolb
(1)
,
Martin Kulas
(7)
,
Sylvestre Lacour
(4)
,
Vincent Lapeyrère
(4)
,
Bernard Lazareff
(5)
,
Jean-Baptiste Le Bouquin
(5)
,
Pierre Léna
(4)
,
Rainer Lenzen
(7)
,
Samuel Levêque
(1)
,
Magdalena Lippa
(8)
,
Yves Magnard
(5)
,
Leander Mehrgan
(1)
,
Marcus Mellein
(7)
,
Antoine Merand
(1)
,
Javier Moreno-Ventas
(7)
,
Thibaut Moulin
(5)
,
Eric Müller
(7, 1)
,
Fredrich Müller
(7)
,
Udo Neumann
(7)
,
Sylvain Oberti
(1)
,
Thomas Ott
(8)
,
Laurent Pallanca
(1)
,
Johana Panduro
(7)
,
Luca Pasquini
(1)
,
Thibaut Paumard
(4)
,
Isabelle Percheron
(1)
,
Karine Perraut
(5)
,
Guy Perrin
(4)
,
Andreas Pflüger
(8)
,
Olivier Pfuhl
(8)
,
Thanh Phan Duc
(1)
,
Philipp M. Plewa
(8)
,
Dan Popovic
(1)
,
Sebastian Rabien
(8)
,
Andres Ramirez
(1)
,
Jose Ramos
(7)
,
Christian Rau
(8)
,
Miguel Riquelme
(1)
,
Ralf-Rainer Rohloff
(7)
,
Gérard Rousset
(4)
,
Joel Sanchez-Bermudez
(7)
,
Sylvia Scheithauer
(7)
,
Marcus Schöller
(1)
,
Nicolas Schuhler
(15)
,
Jason Spyromilio
(1)
,
Christian Straubmeier
(11)
,
Eckhard Sturm
(8)
,
Marco Suarez
(1)
,
Konrad R.W. Tristram
(1)
,
Noel Ventura
(5)
,
Frédéric Vincent
(4)
,
Idel Waisberg
(8)
,
Imke Wank
(11)
,
J. Weber
(8)
,
Ekkehard Wieprecht
(8)
,
Michael Wiest
(11)
,
Erich Wiezorrek
(8)
,
Markus Wittkowski
(1)
,
Julien Woillez
(1)
,
Burkhard Wolff
(1)
,
Senol Yazici
(8, 11)
,
Denis Ziegler
(4)
,
Gérard Zins
(1)
1
ESO -
European Southern Observatory
2 CENTRA - Centro de Astrofísica e Gravitação [Instituto Superior Técnico, Lisboa] = Center for Astrophysics and Gravitation [Lisbon]
3 Universidade do Porto = University of Porto
4 LESIA - Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique
5 IPAG - Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble
6 ObsGE - Observatoire Astronomique de l'Université de Genève
7 MPIA - Max-Planck-Institut für Astronomie
8 MPE - Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
9 Leiden Observatory [Leiden]
10 ONERA - The French Aerospace Lab [Châtillon]
11 Physikalisches Institut [Köln]
12 Max Planck Institute for Radio Astronomy
13 Department of Physics [Berkeley]
14 ESA - Agence Spatiale Européenne = European Space Agency
15 ESO - European Southern Observatory [Santiago]
2 CENTRA - Centro de Astrofísica e Gravitação [Instituto Superior Técnico, Lisboa] = Center for Astrophysics and Gravitation [Lisbon]
3 Universidade do Porto = University of Porto
4 LESIA - Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique
5 IPAG - Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble
6 ObsGE - Observatoire Astronomique de l'Université de Genève
7 MPIA - Max-Planck-Institut für Astronomie
8 MPE - Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics
9 Leiden Observatory [Leiden]
10 ONERA - The French Aerospace Lab [Châtillon]
11 Physikalisches Institut [Köln]
12 Max Planck Institute for Radio Astronomy
13 Department of Physics [Berkeley]
14 ESA - Agence Spatiale Européenne = European Space Agency
15 ESO - European Southern Observatory [Santiago]
Myriam Benisty
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755605
- ORCID : 0000-0002-7695-7605
- IdRef : 130594024
Jean-Philippe P Berger
- Fonction : Auteur
- PersonId : 735751
- IdHAL : jean-philippe-berger
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Elodie Choquet
- Fonction : Auteur
- PersonId : 172857
- IdHAL : echoquet
- ORCID : 0000-0002-9173-0740
- IdRef : 169016218
Yann Clénet
- Fonction : Auteur
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Tim de Zeeuw
- Fonction : Auteur
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Andreas Eckart
- Fonction : Auteur
- PersonId : 759889
- ORCID : 0000-0001-6049-3132
Reinhard Genzel
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755077
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- IdRef : 085842486
Thomas Henning
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755782
- ORCID : 0000-0002-1493-300X
Laurent Jocou
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1337469
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Sarah Kendrew
- Fonction : Auteur
- PersonId : 885202
Pierre Kervella
- Fonction : Auteur
- PersonId : 830449
- IdHAL : pierre-kervella
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- IdRef : 089060644
Sylvestre Lacour
- Fonction : Auteur
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- IdHAL : sylvestre-lacour
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- IdRef : 129379085
Thibaut Paumard
- Fonction : Auteur
- PersonId : 740129
- IdHAL : thibaut-paumard
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- IdRef : 090171454
Frédéric Vincent
- Fonction : Auteur
- PersonId : 765098
- IdRef : 16119625X
Julien Woillez
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755123
- ORCID : 0000-0002-2958-4738
Résumé
GRAVITY is a new instrument to coherently combine the light of the European Southern Observatory Very Large Telescope Interferometer to form a telescope with an equivalent 130 m diameter angular resolution and a collecting area of 200 m2. The instrument comprises fiber fed integrated optics beam combination, high resolution spectroscopy, built-in beam analysis and control, near-infrared wavefront sensing, phase-tracking, dual-beam operation, and laser metrology. GRAVITY opens up to optical/infrared interferometry the techniques of phase referenced imaging and narrow angle astrometry, in many aspects following the concepts of radio interferometry. This article gives an overview of GRAVITY and reports on the performance and the first astronomical observations during commissioning in 2015/16. We demonstrate phase-tracking on stars as faint as mK ≈ 10 mag, phase-referenced interferometry of objects fainter than mK ≈ 15 mag with a limiting magnitude of mK ≈ 17 mag, minute long coherent integrations, a visibility accuracy of better than 0.25%, and spectro-differential phase and closure phase accuracy better than 0.5°, corresponding to a differential astrometric precision of better than ten microarcseconds (μas). The dual-beam astrometry, measuring the phase difference of two objects with laser metrology, is still under commissioning. First observations show residuals as low as 50 μas when following objects over several months. We illustrate the instrument performance with the observations of archetypical objects for the different instrument modes. Examples include the Galactic center supermassive black hole and its fast orbiting star S2 for phase referenced dual-beam observations and infrared wavefront sensing, the high mass X-ray binary BP Cru and the active galactic nucleus of PDS 456 for a few μas spectro-differential astrometry, the T Tauri star S CrA for a spectro-differential visibility analysis, ξ Tel and 24 Cap for high accuracy visibility observations, and η Car for interferometric imaging with GRAVITY.
GRAVITY est un nouvel instrument permettant la recombinaison interférométrique des télescopes du VLT (Very Large Telescope) de l'ESO (European Southern Observatory) pour former un télescope avec une limite de résolution équivalente à un diamètre 130 m et une surface collectrice de 200 m². L'instrument inclut un dispositif en optique intégré alimenté par fibre pour recombinaison des faisceaux, un spectromètre à haute résolution, des dispositifs intégrés d'analyse et de contrôle, un analyse de surface d'onde en infrarouge (IR) proche, un suiveur de frange, un mode double champ et une métrologie laser. GRAVITY fait office de précurseur en introduisant en interférométrie optique/IR les techniques de référence de phase et d'astrométrie à faible champ, inspirées des concepts développés en radio-interférométrie. Cet article donne un aperçu de GRAVITY et rend compte des performances et des premières observations astronomiques lors de la mise en service en 2015/16. Nous démontrons le suivi de phase sur des étoiles aussi faible que mK ≈ 10 mag, l'interférométrie par référence de phase sur des objets plus faibles que mK ≈ 15 mag avec une magnitude limite de mK ≈ 17 mag, des intégrations cohérentes pendant une minute, une précision de mesure de visibilité meilleure que 0,25%, et une précision sur la mesure des phases différentielles spectrales ou des clôtures de phase meilleure que 0,5 °, correspondant à une précision astrométrique différentielle meilleure que dix microsecondes d'arc (μas). L'astrométrie à double champ, mesurant la différence de phase entre deux objets avec métrologie laser, est encore en cours de test. Les premières observations montrent des résidus aussi bas que 50 μas en suivant des objets sur plusieurs mois. Nous illustrons la performance de l'instrument avec les observations d'objets archétypiques pour les différents modes d'instrument. Les exemples comprennent le trou noir supermassif du centre galactique et son étoile S2 en orbite rapide pour les observations à double champ avec référence de phase et analyse de front d'onde IR, l'étoile binaire massive BP Cru à émission X et le noyau galactique actif de PDS 456 pour quelques cas de spectro-astrométrie différentielle avec quelques μas de précision, l'étoile S CrA (de type T Tauri) pour une analyse spectro-différentielle de visibilité, les étoiles ξ Tel et 24 Cap pour des observations de visibilité de haute précision, et η Car pour une imagerie interférométrique avec GRAVITY.
Domaines
Astrophysique [astro-ph] Physique de l'espace [physics.space-ph] Traitement du signal et de l'image [eess.SP]| Origine | Publication financée par une institution |
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