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III. On-sky validation in VLT/SPHERE

Authors :
Vigan, Arthur
N’Diaye, Mamadou
Dohlen, Kjetil
Sauvage, Jean-François
Milli, Julien
Zins, Gérard
Petit, Cyril
Wahhaj, Zahed
Cantalloube, Faustine
Caillat, Amandine
Costille, Anne
Le merrer, Joël
Carlotti, Alexis
Beuzit, Jean-Luc
Mouillet, David
Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM)
Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Aix Marseille Université (AMU)
Université Côte d'Azur (UCA)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Space Telescope Science Institute (STSci)
Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG)
Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG )
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France
DOTA, ONERA, Université Paris Saclay [Châtillon]
ONERA-Université Paris-Saclay
European Southern Observatory [Santiago] (ESO)
European Southern Observatory (ESO)
Joseph Louis LAGRANGE (LAGRANGE)
Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS)
Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Observatoire de la Côte d'Azur
Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA)
Max-Planck-Gesellschaft
Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG)
Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Côte d'Azur (UCA)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Observatoire de la Côte d'Azur
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
DOTA, ONERA, Université Paris Saclay (COmUE) [Châtillon]
ONERA-Université Paris Saclay (COmUE)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG )
Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])
Source :
Astronomy and Astrophysics-A&A, Astronomy and Astrophysics-A&A, 2022, 660, pp.A140. ⟨10.1051/0004-6361/202142635⟩, Astronomy and Astrophysics-A&A, EDP Sciences, 2019, 629, pp.A11. ⟨10.1051/0004-6361/201935889⟩
Publication Year :
2022
Publisher :
HAL CCSD, 2022.

Abstract

International audience; Coronagraphic imaging of exoplanets and circumstellar environments using ground-based instruments on large telescopes is intrinsically limited by speckles induced by uncorrected aberrations. These aberrations originate from the imperfect correction of the atmosphere by an extreme adaptive optics system; from static optical defects; or from small opto-mechanical variations due to changes in temperature, pressure, or gravity vector. More than the speckles themselves, the performance of high-contrast imagers is ultimately limited by their temporal stability, since most post-processing techniques rely on difference of images acquired at different points in time. Identifying the origin of the aberrations and the timescales involved is therefore crucial to understanding the fundamental limits of dedicated high-contrast instruments. In previous works we demonstrated the use of a Zernike wavefront sensor called ZELDA for sensing non-common path aberrations (NCPA) in the VLT/SPHERE instrument. We now use ZELDA to investigate the stability of the instrumental aberrations using five long sequences of measurements obtained at high cadence on the internal calibration source. Our study reveals two regimes of decorrelation of the NCPA. The first, with a characteristic timescale of a few seconds and an amplitude of a few nanometers, is induced by a fast internal turbulence within the enclosure. The second is a slow quasi-linear decorrelation on the order of a few 10−3 nmrms s−1 that acts on timescales from minutes to hours. We use coronagraphic image reconstruction to demonstrate that these two NCPA contributions have a measurable impact on differences of images, and that the fast internal turbulence is a dominating term over to the slow linear decorrelation. We also use dedicated sequences where the derotator and atmospheric dispersion compensators emulate a real observation to demonstrate the importance of performing observations symmetric around the meridian, which minimizes speckle decorrelation, and therefore maximizes the sensitivity to point sources in difference of images.

Details

Language :
English
ISSN :
00046361
Database :
OpenAIRE
Journal :
Astronomy and Astrophysics-A&A, Astronomy and Astrophysics-A&A, 2022, 660, pp.A140. ⟨10.1051/0004-6361/202142635⟩, Astronomy and Astrophysics-A&A, EDP Sciences, 2019, 629, pp.A11. ⟨10.1051/0004-6361/201935889⟩
Accession number :
edsair.dedup.wf.001..27a9c8419b56218efd9381c04bc824ba