LE PROJET SPATIAL GAIA Mission Pierre Angulaire de lAgence Spatiale Européenne G. Jasniewicz,...

LE PROJET SPATIAL GAIA

Mission Pierre Angulaire de l’AgenceSpatiale Européenne

G. Jasniewicz, AstronomeLaboratoire Univers & Particules de Montpellier UM2/CNRS

• Introduction : une mission spatiale

• Principe de l’astrométrie• Principe de la photométrie• Principe de la spectromètrie• Définition du point de lagrange• Défis technologiques• Défis scientifiques• Organisation

Le projet Gaia :

Il s’agit d’un « relevé du ciel » 3 missions : 1) astrométrique

2) photométrique3) spectrométrique

1. Mesurer la distance de 1 milliard d’étoiles2. Mesurer l’éclat de tous les objets dans le champ de visée3. Mesurer la vitesse radiale et la composition chimique de centaines de millions d’étoiles

Dans notre galaxie, Gaia va :

GAIA (Global Astrometric Interferometer for Astrophysics)est devenu Gaia

POURQUOI OBSERVER DANS L’ESPACE ?

- pas de turbulence par les couches d’air du cielpas de turbulence par les couches d’air du ciel

- pas de contraintes météorologiques- pas de contraintes météorologiques

- pas de pollution lumineuse- pas de pollution lumineuse

- moins de contraintes temporelles- moins de contraintes temporelles

- Moins- Moins de bruit de photonsde bruit de photons

- pas d’effets de flexion mécanique- pas d’effets de flexion mécanique

Accès à des rayonnements UV, IR, etc… inaccessibles depuis le sol

La lumière des étoiles est concentrée en un point : pas de scintillation

Observations 24h/24h dans un ciel noir à l’ombre d’un parasol

Les matériaux du satellite sont en apesanteur

Pas d’émission thermique de la Terre

Loin du ciel brillant des villes qui empêchent de voir les étoiles

Le satellite est au-dessus des nuages

- pas d’absorption par l’atmosphère terrestre- pas d’absorption par l’atmosphère terrestre

• Principe de l’astrométrie

• Principe de la photométrie

• Principe de la spectromètrie

• Définition du point de lagrange

• Défis technologiques

• Défis scientifiques

• Organisation

NOTION de PARALLAXE STELLAIRE

p

p: parallaxeD = 1/p

p = 1 D = 1 parsec

1 pc = 3.26 al 30 mille milliards de km

Etoile la plus prochep=0.77 D=1.33 pc = 4.22 al

Etoile de Barnard

Mouvement propre des étoiles







• Organisation

La luminosité L d’un astre est la quantité d’énergie émise par unité de temps sous forme de rayonnement.

L’éclat E d’un astre est la quantité d’énergie collectée en 1s par un récepteur de 1m2 placé perpendiculairement à la ligne de visée.

L’éclat varie en fonction de l’inverse du carré de la distance d à l’objet : E = L / (4π d2)

Magnitude: -2.5 log E + Cte

Gaia va mesurer l’éclat apparent et la distance

d’un milliard d’étoiles : on connaîtra donc la luminosité (éclat

intrinséque)de toutes ces étoiles !!







• Organisation

La formation des spectres et des raies dans les étoiles

Spectre du soleil: Au rayonnement continu (thermique) se superpose des raies d’absorption, caractéristiques des conditions physico-chimiques dans l’atmosphère de l’étoile.

Vitesse radiale :V = c Δλ/λ Δλ = λobs - λlabo : décalage spectral

c vitesse lumière

Effet Doppler Fizeau :Effet Doppler Fizeau :

Δλ

Δλ

λlabo







• Organisation

Points de Lagrange







• Organisation

Défis technologiques (ASTRIUM)

- un gros volume de données à traiter de façon globale & itérative (centaines TB de données brutes)

- une orbite non familière (Point de Lagrange L2)

- une précision de l’optique exceptionnelle (nm) et une stabilité extrême de l’angle entre les deux champs de visée

- une horloge au rubidium très précise du Suisse Temex, héritée du programme Galileo

- le plus grand plan focal jamais réalisé pour un télescope (1m2 = 1milliard de pixels ; 100 CCD TDI)

- l’utilisation du carbure de silicium (SiC) ; e2V tech.

- un système innovant de micropropulsion







• Organisation

Erreurs surles positions

et sur les parallaxes

étoiles

Bessel -1 étoile

année

Dans le système solaire :

Gaia va permettre de détecter plusieurs centaines de milliers de nouveaux astéroïdes(dans la ceinture principale et la ceinture de Kuiper)

Découverte significative d’exoplanètes :

GAIA va permettre de- détecter plusieurs dizaines de milliers de systèmes solaires planétaires (astrométrie)

- faire l’inventaire complet des planètes de type Jupiter jusqu’àenviron 200 pc du soleil

+ Tests de Relativité Générale

GAIA va permettre

Dans l’Univers extragalactique :

- GAIA va permettre de recalibrer toutes les distances dans l’Univers (distance des calibrateurs de distance, détermination directe des distances des galaxies voisines)

- GAIA va effectuer un relevé photométrique de plus d’un million de galaxies- détecter plus de 100000 supernovae- détecter quelques millions de quasars







• Données & Organisation

Transmission des données au solEtape 1 : transfert par télémétrie du satellite vers les

antennes au sol

Antenne secondairesera utilisée ~20 fois en 5 ans

Antenne de New Norcia (Australie)En service depuis 2002.

Antenne radio de Cebreros, Avila (Espagne)Diamètre 35m, 630t, 30M€En service depuis septembre 2005

Seconde antenne construite par l’ESA : autonomie par rapport à la NASA.

Emetteur : 17 W

Transfert 11h/j de 50 GBTotal : 100 TB

Antenne primaire

Etape 2 : transmission des données au Centre d’Opérations de Darmstadt

Transmission en temps réel ou pas

Etape 3 : transmission des données à

l’ESAC (Madrid)

Premiers traitements sur les données

DPAC : Data Processing & Analysis Consortium

THAT’S ALL FOLKS

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