Les chercheurs du laboratoire font de très nombreuses observations sur les instruments radio, centimétriques ou millimétriques. L'instrument le plus utilisé est le télescope de 30m de l'IRAM et l'interféromètre du Plateau de Bure . Les autres radiotélescopes sur lesquels des heures d'observation ont été obtenues sont : le CSO (Hawaii), le SEST (Chili), le 12m de NRAO, le radiotélescope de Nancay, le 45m de Nobeyama (Japon), le 100m d'Effelsberg (Allemagne), le 64m de Parkes (Australie). De même, les chercheurs du laboratoire ont eu accès à des interféromètres : VLA (Very Large Array aux Etats-Unis), NMA (Nobeyama Millimeter Array), ATCA (Australia Telescope Compact Array), DRAO. En outre, un chercheur, après avoir participé à sa construction et à sa mise en service, est responsable de l'entretien de la petite antenne millimétrique POM-2. Il mène plusieurs programmes d'observation astronomique et de l'atmosphère terrestre sur cette antenne.
En complément des observations radio, de nombreuses autres observations dans d'autres domaines de longueur d'onde sont nécessaires afin d'appréhender la physique des objets étudiés. Un domaine très complémentaire de la radio est le domaine infrarouge. C'est pourquoi, des chercheurs de notre formation, après avoir obtenu du temps d'observation sur des télescopes travaillant en infrarouge comme celui des britanniques à Hawaii (UKIRT), se sont impliqués dans le programme DENIS. Ce projet européen, coordonné par l'Observatoire de Paris, a fait la cartographie du ciel austral dans les bandes spectrales I (0,8 mm), J (1,25 mm) et Ks (2,16 mm) jusqu'aux magnitudes 18, 16 et 14 respectivement. L'instrument focal, spécialement concu pour ce projet, a été placé au foyer du télescope de 1m de l'ESO.
Dans le domaine visible, du temps a été obtenu pour des observations au télescope CFHT (Hawaii), aux télescopes de l'ESO (3m60, NTT, 2m), à Kitt Peak, ou encore au Pic-du-Midi et à l'Observatoire de Haute Provence. De nombreux programmes sont aussi effectués sur le très grand télescope de l'ESO (VLT).
Enfin, un chercheur participe à un projet consistant à rechercher, à partir de plusieurs centaines de clichés Schmidt de l'ESO, des naines brunes dans le halo de la Galaxie par effet de microlentille gravitationnelle.
Les moyens spatiaux permettent d'observer dans des domaines de longueurs d'onde inobservables du sol, mais aussi, pour le domaine visible, d'atteindre une meilleure résolution spatiale. Le Hubble Space Telescope permet d'utiliser ces deux propriétés en observant en ultraviolet d'une part et en obtenant des images à haute résolution spatiale dans le visible d'autre part. Des chercheurs du laboratoire ont obtenu des observations sur ce satellite; d'autres programmes sont demandés pour les cycles à venir.
Par ailleurs, des membres du laboratoire analysent des données obtenues par des télescopes spatiaux comme les satellites d'observation du rayonnement gamma GRO et SIGMA, le satellite UV FUSE ou encore le satellite d'observation du fond de rayonnement cosmologique COBE, et bientôt Planck.
Le satellite infrarouge ISO (qui a observé entre 2,5 et 240 mm) a permis aux équipes du laboratoire d'effectuer de très nombreuses observations avec plus de 20 programmes.
Pour l'étude de l'atmosphère terrestre, les chercheurs du laboratoire ont accès aux données des satellites DMSP de la défense américaine, de GOES ou encore aux moyens aéroportés que sont les expériences MARSS (sur un C130) et PORTOS (à bord de l'avion francais ARAT).
Le satellite ODIN, dont les objectifs concernent à la fois l'astrophysique et la physique de l'atmosphère terrestre, représente la poursuite des recherches actuelles du laboratoire. A plus long terme, les chercheurs auront accès données des satellites Rosetta, CASSINI et HERSCHEL.
Outre les ordinateurs (grappes Dec-500, PC-cluster et bientôt la machine parallèle MPOPM) et les différentes stations du Service Informatique de l'Observatoire de Paris, les travaux entrepris dans les différentes équipes du laboratoire requièrent l'utilisation intensive de gros moyens de calcul nationaux. Il s'agit principalement des calculateurs d' IDRIS (la dotation annuelle est d'environ 600 heures sur le NEC et 2 500 heures sur l'IBM). Des heures sont également allouées par le CNUSC (environ 500 heures par an). Enfin, des membres du laboratoire travaillent sur les machines de l'ENS.
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