Le SUBARU Prime Focus Spectrograph (PFS) est un spectrographe multi-objets grand champ, basé sur une collaboration internationale. PFS effectuera trois grands relevés spectroscopiques dont les objectifs scientifiques sont la cosmologie, l’évolution des galaxies et l’archéologie galactique.
Chacun des partenaires internationaux apporte une contribution selon un accord cadre avec pour objectif la réalisation d’un spectrographe multi-objets de 2400 fibres (https://pfs.ipmu.jp/index.html). Ce nouvel instrument exploite le grand champ du foyer primaire du télescope Subaru qui accueille le positionneur de fibres. Les fibres longues de 60 m alimentent le spectrographe placé dans une salle thermalisée à 5°C sur l’une des plateformes Nasmyth. Il y a en réalité 4 torons de 600 fibres chacun qui sont connectés aux 4 modules de spectrographe. Chaque module comporte 4 voies spectrales de 380 à 1260 nm (https://pfs.ipmu.jp/research/parameters.html).
Le LAM est responsable des intégrations et des tests de tous les spectrographes, travail réalisé au sein du laboratoire. L’aventure des Assemblages, Intégrations et Tests (AIT) débutée en 2015, parsemée d’embûches se termine en 2024 avec l’installation de tous les modules au télescope Subaru, situé au sommet du Mauna Kea.
Deux modules de spectrographe avec leurs caméras Bleu, Rouge et Proche Infrarouge avaient été installés et déjà testés sur le ciel avant le printemps 2023. Les deux modules de spectrographe restant ont été expédiés en 2023 puis installés par une équipe du LAM .
Des tests de performance ont été effectués sur le ciel depuis 2023 et ont montré l’excellente fonctionnalité de toutes les parties de l’instrument PFS. Une anomalie par rapport à la transmission spectro-photométrique sur le ciel attendue de l’instrument a cependant été détectée, et après des analyses poussées au sein d’une « tiger team », l’équipe PFS du LAM a émis l’hypothèse que les réseaux dispersifs optiques de PFS pourraient être mal orientés, ce qui déplace et réduit le pic de transmission absolue par bande.
Un module de spectrographe possède quatre canaux donc quatre réseaux : trois pour les canaux à basse résolution (LR ~2000) dans le bleu, le rouge et le proche infra-rouge et un pour le mode de résolution moyenne (Medium Resolution – MR ~4500) seulement dans le rouge.
Des analyses, études et tests complémentaires ont été réalisés à JHU Baltimore, Bertin Winlight, IPMU Tokyo et au LAM en 2023 pour confirmer cette hypothèse et ensuite développer, tester et valider une méthode et des outillages qui permettent de modifier l’orientation de 180 degrés des réseaux collés dans leur support. Ces retournements ont nécessité des outils spéciaux pour manipuler les 50kg d’optique. Le consortium a travaillé de concert afin de proposer la meilleure solution dans le temps.
L’équipe du LAM est intervenue en deux temps pour effectuer tout d’abord le retournement des réseaux simples (basse résolution) de 20kg dans les 3 voies spectrale de chaque module en novembre 2023 puis, pour effectuer le retournement des réseaux de la 4ème voie spectrale de moyenne résolution (optique de 50 kg) en février 2024.
Le spectrographe est maintenant quasiment complet.
Le LAM a donc livré, installé, aligné et validé les performances optiques de tous les modules du spectrographe en collaboration avec l’équipe de Subaru sur place. Cependant deux des quatre caméras proche Infra-rouge nécessitent une intervention pour corriger le défaut d’efficacité de leur détecteur. Ces opérations sont en cours sous la responsabilité de JHU et Subaru. Le télescope est de nouveau opérationnel après une période d’arrêt de plusieurs mois et des tests sur le ciel de PFS ont eu lieu début mars 2024.
Quelques photographies de l’équipe:
