Imagerie des étoiles évoluées par interférométrie; Réarrangement de pupille

Atmospheric turbulence is an important limit to high angularresolution in astronomy. Interferometry resolved this issue byfiltering the incoming light with single-mode fibers. Thanks to thistechnique, we obtained with the IOTA interferometer very precisemeasurements of the spatial frequencies of seven evolved stars. Fromthese measurements, we performed a blind deconvolution to restore animage of the surface of the stars. Six of the them, Bételgeuse, $\mu$Cep, R leo, Mira, $\chi$ Cyg and CH Cyg, feature very asymmetricalbrightness distributions. On the other hand, the Arcturus data areextremely well fitted with a simple limb-darkened photosphericdisc. From the observations of $\chi$ Cyg, we show that the star issurrounded by a molecular shell undergoing a ballistic motion. Bycombining our dataset with spectroscopic measurements, we inferred amass of the star of 0.88 $\pm$ 0.04 M$_\odot$.We propose to use the same technique of spatial filtering withsingle-mode fibers to correct for the effect of turbulence in thepupil of a telescope. Because the pupil is redundant, this techniquedoes require a remapping of the pupil. We developed a dedicatedalgorithm to show that it was possible to reconstruct images at thediffraction limit of the telescope free of any speckle noise. Oursimulations show that a high dynamic range (over $10^6$) could beobtained in the visible on an 8 meter telescope. A lab experiment isunder construction to validate the concept of this new instrument.La turbulence atmosphérique est la principale limitation à la hauterésolution angulaire pratiquée en astronomie. Elle se traduit par desvariations de la phase du champ rayonné par l'astre observé. Eninterférométrie, ce problème a été résolu par l'utilisation de fibresoptiques monomodes qui filtrent le front d'onde de manière à rendrele rayonnement parfaitement cohérent. Cette technique, appliquée surl'interféromètre IOTA, nous a permis de mesurer avec une grandeprécision les fréquences spatiales de sept étoiles évoluées. A partird'une technique de déconvolution en aveugle, nous avons imagé lasurface de ces sept objets. Bételgeuse et Mu Cep, deuxsupergéantes rouges, ainsi que R leo, Mira et Chi Cyg, trois étoilesvariables de type Mira, mais également l'étoile symbiotique CH Cyg ont montrédes structures très diverses, avec des photosphères d'apparencefortement dissymétriques. Seule la géante rouge Arcturus n'a pasprésenté ces caractéristiques. Nous avons, notamment, pu estimer lamasse de Chi Cyg à 0,88 +/- 0,04 Msol à partir de la trajectoirebalistique de la haute atmosphère de l'étoile.Au vu de ces résultats, nous proposons d'utiliser les techniques defiltrage spatial interférométrique pour corriger l'effet de laturbulence au sein de la pupille d'un télescope. Cette technique, leréarrangement de pupille, a requis le développement d'un algorithmespécifique de réduction des données. Nous montrons qu'il permet dereconstruire des images affranchies de l'influence de la turbulenceatmosphérique et limitées uniquement par le bruit de photon dans ledomaine visible. Nos simulations montrent qu'un tel système peutfournir des images à la limite de diffraction des grands télescopesavec des dynamiques d'au moins le million. Cette technique esten cours de validation expérimentale par la construction d'undémonstrateur en laboratoire