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Priorités instrumentales issues du colloque de la prospec3ve AA 2009 de "La Londe Les Maures"

Astronomie sol

Mar3n GIARD (IRAP)

http://www.insu.cnrs.fr/co/univers/la-prospective-astronomie-astrophysique-2010-2015

Dans la lignée de Galilée qui présenta sa luneCe au Doge de Venise en 1609:

=> voir plus loin => voir plus fin

En u3lisant surtout les photons … mais aussi les par3cules (IN2P3)

En u3lisant les synergies avec la demande sociétale pour de nouvelles technologies

En convaincant nos poli3ques aux niveaux Européen, Na3onal et Régional

Plan de travail de la prospec3ve "moyens"

1. Les moyens lourds existants: état et évolu6on

 Les moyens d'astronomie de l'INSU sur le territoire na5onal

Nançay -‐ OHP -‐ Pic du midi CDS -‐ moyen temps/fréquence

 Les moyens d'astronomie de l'INSU en sociétés interna5onales

CFHT – THEMIS – IRAM – ESO – EISCAT

 L'astronomie au Dôme C

Caractérisa5on du site – Projets

 L'astronomie des "Astropar5cules"

VIRGO – ANTARES – AUGER -‐ HESS

2. Les nouveaux moyens lourds à 5 – 10 ans

 Les priorités ASTRONET (La prospec5ve Européenne) E-‐ELT – SKA – EST– CTA – Km3net – spectro mul5 objets grand champ

 Contribu5ons à des projets phares américains

LSST – BigBOSS – CCAT

Le tableau des priorités du colloque de prospec3ve pour les 5 – 10 ans

Inves5ssements > 15 M€ P0: l'engagement de l'E-‐ELT et la prépara5on des instruments focaux 150 M€

P1: CTA (avec l'IN2P3) 70 M€

Inves5ssements de 5 à 15 M€

P0: IRAM/NOEMA en renforcement d'ALMA pour notre communauté 10 M€

P1: VSI + 2 télescopes auxiliaires pour l'imagerie interférométrique 5 à 7 M€

P2: par5cipa5on au LSST (avec l'IN2P3) 15,5 M€

Inves5ssements < 5 M€

P0: CFHT/SPIRou spectropolarimètre IR 3,6 M€

P1: spectrographe mul6 objet grand champ et suivi GAIA < 5 M€

Prépara5ons d'instruments ex-‐aequo

SKA: science (en s'appuyant dur LOFAR et les précurseurs) et technique

EST: construire la stratégie française pour le télescope solaire Européen

CFHT/'IMAKA: un atout sérieux pour le CFHT post-‐2015

Rationaliser et transmettre aux Universités et Régions les dernières infrastructures nationales sur le territoire:

Une négociation INSU/OSU à entamer tout de suite pour une mise en œuvre au plus tard en 2012. OHP: télescope de 1,93 mètre Pic du Midi: télescope de 2 mètres Nançay: Radio-télescope centimétrique

Pic du Midi de Bigorre

Nançay

Prospec3ve AA: Evolu3on des moyens na3onaux

CDS: -‐ OSU responsable: Observatoire astronomique de Strasbourg

-‐ 33 etp / 430k€/an => 2,1 M€/an consolidé

=> "nid de l'OV" et TGIR précurseur à maintenir et renforcer

=> A>en?on à la non-‐pérenité des financements Européens.

Les moyens d'astronomie de l'INSU sur le territoire na3onal:

2 Moyens Na3onaux à péreniser

Systèmes de référence espace/temps: -‐ OSUs responsables: Paris, Besançon, Nice, Bordeaux

-‐ 26 personnes

-‐ réseau temps/fréquence + télémétrie laser + VLBI (géodésie)

-‐ inves5ssement demandé à hauteur de 4 M€: => sta5on laser mobile & antenne VLBI 2010

=> mise en place d'une ac?on spécifique ou d'un PN

=> négocier avec le CNES et les Sciences de la Terre le niveau de par?cipa?on aux inves?ssements demandés

Les moyens d'astronomie de l'INSU en sociétés interna3onales CFHT

CFHT:

-‐ Canada (NRC), France (CNRS), UH (+ accords WIRCam avec Taïwan et le Brésil)

-‐ 2,5 M€/an pour la France -‐ MegaCam, WIRCam, ESPaDOnS, …

-‐ Rythme des publica5ons passé de 50 à 100 /an entre 2005 et 2007

=> CFHTLS (fin des observa5ons en 2008) et Golden Age Plan (2005-‐2012)

Forces : Site astronomique excep3onnel

Fonc3onnement ra3onalisé

Mais fragilité poli3que: société interna3onale extra-‐territoriale

=> Elaborer un plan stratégique post-‐2015:

-‐ SPIRou (spectro polarimètre IR) 3 M€ PNPS, PNP

-‐'IMAKA (imageur 1°x1° 0.2") 12 M€ ? PNCG

-‐ SITELLE (spectro FTS IR) PCMI -‐ spectro M.O. grand champ vis. ? PNCG-‐GAIA

-‐ survey MEGACAM u (suivi Pan-‐STARRS) PNCG

Les moyens d'astronomie de l'INSU en sociétés interna3onales THEMIS

THEMIS: télescope solaire aux Canaries PNST -‐ France (CNRS), Italie (CNR) retrait en 2009

-‐ 0,8 M€/an pour la France

-‐ depuis 2007 le télescope et son instrumenta5on produisent des résultats de tout premier plan concernant le magné5sme à la surface du soleil.

-‐ Proposi5on pour des finalisa5ons instrumentales en interne (OA, spectro-‐imageur TUNIS) et installa5on du spectro-‐polarimètre Suisse ZIMPOL

=> L'avenir de THEMIS passe par

1/ la reprise de la propriété par l'Espagne

2/ une refonda?on du consor?um

=> THEMIS comme appui à la prépara?on de l'EST

Canou et al. ApJ 2009

Les moyens d'astronomie de l'INSU en sociétés interna3onales IRAM

IRAM: T 30m et Plateau de Bure

-‐ France (CNRS), Allemagne (MPG), Espagne (IGN)

-‐ 6 M€/an pour la France -‐ accord reconduit jusqu'en 2014

-‐ Entrée en service du nouveau téléphérique du PdB en 2010

-‐ Plan d'inves5ssement à 5 ans du T 30m (mul5-‐beam double polarisa5on)

-‐ PdB: proposi5on d'extension NOEMA, 10 M€ pour la France (43 M€ total)

-‐ sensibilité

Les moyens d'astronomie de l'INSU en sociétés interna3onales ESO

ESO

-‐ 14 pays européens + Chili

-‐ 20 M€/an pour la France (sur un total de 135 M€/an) -‐ Fortes "valorisa5ons" instrumentales sur les VLT/VLTI

-‐ retour scien5fique excellent sur les VLTI, à améliorer sur les VLT

=> maintenir l'excellence des VLT/VLTI avec quelques évolu?ons (dont VSI + 2 AT en P1)

=> Réussir la mise en service d'ALMA (en 2012)












SKA: science (en s'appuyant sur LOFAR et les précurseurs) et technique



L'astronomie au Dôme C

Projet engagé: ASTEP : astérosismologie et exoplanètes

=> terminer et exploiter en priorité

Projets envisageables:

QUBIC (IN2P3) : modes B polarisés du CMB 2,5 à 7,5 M€

=> à poursuivre si intérêt scien?fique confirmé et R&D détecteurs abou?e

SIAMOIS : astérosismologie des étoiles G 3 M€

=> adapté pour le Dôme C, à considérer en fonc?on des priorités scien?fiques na?onales

PLT : télescope généraliste de 2,5 m à -‐80°C => bande K 11 M€

=> proposi?on et par?cipa?on françaises à mûrir

Projets non recommandés pour le site:

AST (CEA-‐IRFU): antennes submm de 12 m, non jus5fié pour le site du Dôme C

AFSIIC: télescope-‐interféromètre solaire, des réserves sur le concept instrumental

Les nouveaux moyens lourds -‐ priorités ASTRONET E-‐ELT

E-‐ELT : télescope de 42 m (2018)

ESO

≈ 100 M€ pour la France (sur 1 G€ total, instruments compris) Décision d'engagement fin 2010

Augmenta5on de la contribu5on annuelle de 20 à 23M€/an

=> les buts principaux:

-‐ imagerie directe d'exoplanètes telluriques "massives"

-‐ étude des popula5ons stellaires à la distance de l'amas de VIRGO

-‐ physique des galaxies JWST à z = 6

-‐ mesure directe de l'accéléra5on cosmique à 20 ans d'intervalle

Seuls concurrents sérieux: le TMT (sur Mauna Kea) et le GMT

=> Les plans de l'ESO sont crédibles => Priorité P000000000000000000000….

PNP, PNPS, PNCG

Les nouveaux moyens lourds -‐ priorités ASTRONET Les instruments de l'E-‐ELT

Les instruments E-‐ELT à forte par6cipa6on de la France: Chacun des 3 impliquerait 100 à 200 etp en France pour un coût ESO d'environ 25 M€

EAGLE: spectro mul5-‐objet IR avec OA,

R = 5000 et 75 mas n'importe où ds le champ de 7'

PI France (LAM + GEPI, LESIA, ONERA), UK (Durham)

-‐ Etude des galaxies lointaines PNCG

EPICS: instrument à haut contraste, 1e9

PI ESO, CoPI France (LAOG + LESIA, FIZEAU, LAM, ONERA), UK, It, Suisse, Nl

-‐ détec5on directe et caractérisa5on des exoplanètes ( super-‐Terres) PNP, PNPS

OPTIMOS: spectro mul5-‐objet du visible jusqu'à J, 2 concepts

PI ESO, CoPI UK (RAL-‐Oxford), CoPI France (GEPI / LAM), It, Nl, Dk, Es

EVE concept à fibres (GEPI) : R = 60 000 pour quelques IFUs

DIORAMAS concept à fentes (LAM) : R = 1000 pour 170 fentes + imagerie large bande

-‐ Univers proche et Univers lointain PNCG, PNPS

Les nouveaux moyens lourds -‐ priorités ASTRONET Les instruments de l'E-‐ELT

Autres instruments avec par6cipa6ons françaises envisagées (ou souhaitables):

HARMONI: spectro mul5-‐objet IR

R = 3000 sur IFU de qq arcsec

PI UK (Oxford), Fr (CRAL), Es

-‐ Instrument généraliste possible pour première lumière

METIS: spectro-‐imageur mul5-‐fonc5ons IR moyen (L, M, N)

PI Pays Bas, France (CEA-‐IRFU), Belgique, UK

-‐ contribu5on au plan de détec5on pour 35 etp (R&D ANR en cours)

-‐ instrument généraliste (spectro-‐imagerie exo-‐planètes, disques, AGN, etc.)

MICADO: spectro-‐imageur IR proche (0.8 – 2,3 µm)

PI Allemagne (MPE), Italie, France (LESIA)

-‐ contribu5on au module SCAO

-‐ Instrument généraliste possible pour première lumière

CODEX: très haute résolu5on spectrale dans le visible

PI ESO, Italie, Espagne, UK, Suisse

-‐ comme pour EXPRESSO-‐VLT, la France devrait avoir un pied dans le consor?um

=> Equipes françaises très impliqués dans la défini?on des instrument

=> Maintenir et renforcer les sou?en INSU sur une ligne TGE dédiée

Les nouveaux moyens lourds -‐ priorités ASTRONET SKA

SKA : Square Kilometer Array (100 MHz – 25 GHz) PNCG, PCMI

-‐ Australie, New Zealand, Canada, Afrique du Sud, + Chine, Europe, USA, Inde (22 pays)

En Europe: PrepSKA financé par l'UE (NL, UK, Fr, It) -‐ Cout total ≈ 1.5 G€

-‐ Précurseurs: ASKAP (4000 m2, Australie), MeerKAT (8000 m2, Afrique du Sud)

-‐ SKA 100 fois plus sensible que le VLA (radio astronomie << µJy)

-‐ accès à l'assemblage des baryons par la phase non stellaire (HI "redshi}é")

=> LE projet de radioastronomie du XXIième siècle

=> Maintenir et renforcer la ligne de prépara?on TGE

=> Construire la stratégie de par?cipa?on na?onale et

Européenne

=> S'appuyer sur LOFAR

=> Affichage prioritaire pour les prépara?ons

R&D + Science

Les nouveaux moyens lourds -‐ priorités ASTRONET EST

EST: European Solar Telescope (4 mètres avec OA, 2018) PNST

-‐ Espagne (PI), Italie, Allemagne, Pays Bas, France, UK, Suède

-‐ Design Study financée par l'UE -‐ 21 M€ et 66 etp pour la France (sur un total de 120 M€)

-‐ sensibilité accrue d'un facteur 30 par rapport à THEMIS

-‐ résolu5on angulaire améliorée par l'OA et la taille du télescope

-‐ forma5on et évolu5on des champs magné5ques à la surface du soleil

=> Une ac?on préparatoire à afficher en priorité pour structurer l'effort de la France

Les nouveaux moyens lourds -‐ priorités ASTRONET CTA et Km3NET

CTA: futur observatoire HE >30 GeV PCHE

Allemagne, France, etc.

70 M€ consolidés pour la France (sur 250 M€ total) Principalement IN2P3 + 3 laboratoires INSU (LUTH, CESR, LAOG)

-‐ Répondre à la ques5on de l'accéléra5on des rayons cosmiques

=> Affichage en priorité P1 dans la catégorie des engagements > 15 M€

Km3NET

Financement FP7 de prépara5on

-‐ 1 km^3 sous marin

-‐ 250 M€ au total

=> perspec?ves astrophysiques discutées

=> projet qui doit mûrir => INSU-‐AA: maintenir une "veille ac?ve"

Les nouveaux moyens lourds -‐ priorités ASTRONET spectrographe mul3-‐objets

Spectrographe mul5-‐objets grand champ (facteur mul5plex > 300)

-‐ Un besoin scien5fique des communauté PNPS, PNCG, PNP A/ PNPS et suivi GAIA: abondances chimiques et vitesse d'un grand échan5llon

d'étoiles

=> R > 40 000 sauf pour une par5e du suivi GAIA

B/ PNCG: distances pour un très grand échan5llon de galaxies (> BAO)

=> R < 5000

-‐ La proposi5on de par5cipa5on à BigBOSS semble répondre à B/ et une par5e de A/

-‐ La communauté PNPS-‐GAIA doit traduire son besoin en une stratégie instrumentale

=> Afficher une par?cipa?on à un spectro mul?-‐objet pour < 5 M€ en priorité P1















Les nouveaux moyens lourds – contribu3ons à des projets phares américains

CCAT: Antenne submm de 25m "au dessus" de Chajnantor PCMI, PNCG 3 à 5 M€ pourla France (sur un total de 70 M€)

-‐ Rescenser les galaxies lointaines pour ALMA + spectrochimie + TNOs

LSST: 8m très grand champ (10 degré^2) automa5que PNCG

7 M€ et 190 etp (IN2P3) pour la France (sur un total de 300 M€)

-‐ La moi5ée du ciel jusqu'à r=24,5 tous les 3 jours

BigBOSS: spectro mul5-‐objet successeur de SDSS 3ième généra5on au Ki� Peak & CTIO PNCG

4,9 M€ et 45 etp (sur un total de 50 M€)

-‐ presque 100 milions de spectres dans les 2 hémisphères

-‐ Un projet phare de cosmologie

=> Trois excellents cas scien?fiques

=> LSST le plus novateur et le plus mûr du point de vu de la par?cipa?on de la France pour être affiché en appui de l'IN2P3

=> Evolu?ons récentes sur BigBOSS à suivre …

=> CCAT ?















Grâce au travail du "groupe moyens PAA09":

P. As5er, J.L. Beuzit, J.G. Cuby, P. Drossart, Th. Encrenaz, Th. Forveille, M. Giard, S. Guilloteau, R. Ibata, G. Lagache, A.M. Lagrange, F. Paletou, G. Perrin, J.L. Puget, Ph. Stee, L. Vigroux, Ph. Zarka

… et les 200 par5cipants au colloque de La Londe Les Maures 2009

Merci !

VLT/VLTI -‐ seuls 8m accessibles à la France (Es, UK et Allemagne ont d'autres 8-‐10m)

-‐ Construc5ons de MUSE (PI) et SPHERE (PI) en cours sur le VLT

-‐ GRAVITY (co-‐I) et MATISSE (PI) sur le VLTI

-‐ Bon retour en terme d'ar5cles 1er auteurs: 12% du total ESO, 50% des VLTI

Evolu5ons des instruments concernant la France:

VLT

-‐ évolu5ons de FLAMES

-‐ OKAPI (mul5plex accru à x500) pour la physique des galaxies PNCG -‐ UltraPhot pour les transit-‐exoplanetaires et les TNOs

PNP -‐ construc5on d'un spectro visible ultra-‐stable: HRUSS-‐EXPRESSO => par?cipa?ons nécéssaires mais limitées pour 2M€ max consolidé VLTI -‐ instrument VSI et 2 AT supplémentaires

PNPS => Affichage en P1 recommandé pour une

contribu?on Fr de 5 à 7 M€ + partenaire

=> mise en place d'un support ins?tu?onnel

aux u?lisateurs VLTI



ALMA PCMI, PNCG, PNPS, PNP

ESO, USA (NRAO), Japon (NAOJ), Chili

Environ 40 M€ d'inves5ssement pour la France (sur 750 M€ tot.)

=> La communauté doit se mobiliser pour l'exploita?on scien?fique (2011 …)

=> L'arclet IRAM sera un appui fort à ce>e exploita?on

-‐ mieux l'organiser

-‐ le renforcer par quelques postes CNAP

=> U?liser l'accès par le nouveau Laboratoire Interna?onal de San?ago

Date post:	16-Sep-2018
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