SuperNova Acceleration Probe

Reynald PainReynald Pain

Paris le 20 Novembre 2001

SN 1998ba

Objectif Principal

Diagramme de Hubble des SNe Ia

Echantillon plus important

Domaine de redshift étendu

Contrôle des systématiques

Satellite dédié : SNAP

Diagramme de Hubble des SNe Ia

Paramètres cosmologiques

“Energie Noire”

Pourquoi un satellite dédié ?

Un télescope au sol dédié de 8m avec un imageur de 3 x 3

Ne peut découvrir de SN Ia 2 jours après l'explosion au delà de z=0.6

Ne peut mesurer le “plateau” de la SN Ia au delà de z=0.7

Ne peut découvrir et suivre plus de 300 SN Ia /an même en se limitant à z<0.6

NGST :

Orienté vers des redshifts plus grands

Petit champ (225 pointés pour couvrir 1 champ de SNAP )

Autres programmes

Comment

Observer 2000 Supernovae de type Ia par an ( 3 ans )

Champ 1 degré carré

Détection de SNe Ia jusqu'à z2

Photométrie à 2 % : 350 à 1700 nm

Spectroscopie : 350 à 1700 nm, R=100-200

Caractéristiques générales

Miroir : 2 m

Caméra : 1 milliard de pixels

Spectrographe: Intégral de champ, 1 voie

Orbite : haute pour refroidissement passif.

SNAP: 1 an de données = 2000 SNe

Précisions (statistique et Systématique)

Précisions attendues (un an de données) :

En supposant M

stat. sys. stat. sys.

w = -1 0.02 0.02 0.05 <0.01

w = -1, plat 0.01 0.02 w stat. sys.

w = const., plat 0.02 0.02 0.05 <0.01

M

, k

connus 0.02 <0.01 w' w = const. stat.

sys.

M

, k

connus 0.02 <0.01 0.12 0.15

w(z)= w + w' z

Mission complète: 3 ans = environ 6000 SNe

Surveys SNAP

Hubble Deep Field

Survey Weak Lensing

Survey Supernova

• Survey Supernova : • 20 deg2

• 2.5 annees• R<30.4 (11 bandes)

• Survey Weak Lensing :• 300 deg2

• 0.5-1 annees• R<28.8 (11 bandes)

Grand nombre d’images (1 image tous les~4 jours)

Weak Lensing + CMB

Complémentarité entre Weak Lensing et Supernovae

Une expérience pour étudier l’Energie Noire

Un instrument dédié, pas/peu de pièces en mouvement

Mirroir: 2 m, sensible aux SN distantes

Photométrie visible: caméra de 1°x 1°, Gigapixels, CCDs (type-p) haute resistivité, 0.35-1m, tolérants aux radiations

Photométrie IR: 0.25 deg2 ,

pixels HgCdTe (1-1.7 m)

Spectroscopie Intégrale de champ:

0.35-1.7 m, 2”x2” FoV

SNAP : instruments

Spot Diagram (box = 1pixel):

Solution optique:

Miroir primairediamètre= 200 cm

Miroir secondairediamètre= 42 cm

Miroir tertiairediamètre=64 cm

Paramètres de l’optique

Une camUne camééra V+IR avec des filtres fixesra V+IR avec des filtres fixes

25 HgCdTe132 CCD’s

3 filtres IR8 filtres Visible

Un Spectrographe intUn Spectrographe intéégral de champgral de champ

SNAP

L.O.I. (proposal DOE) : Décembre 1999

SNAP aux USA:

LBNL (SCP) + SSL + ...

Revue SAGENAP ( Mars 2000 ) DoE/NSF "Scientific Assessment Group for Experiments in Non-Accelerator Physics"

1er financement DoE R&D 400 k$ Juin 00

Revue DoE Janvier 2001. [K. Turner (DOE), W. Althouse (SLAC), C. Baltay (Yale), M. Breidenbach(SLAC), M. Demarteau (FNAL), S. Faber (UC Santa Cruz), T. Greene (AMES), M. Greenhouse (GSFC), J. Huchra (Harvard), R. Johnson (UC Santa Cruz), S. Kent (FNAL), G. Luppino (U. Hawaii), J. Primack (UC Santa Cruz), A. Saha (NOAO), G. Starkman (Case Western), A. Szalay (J. Hopkins), J.C. Wheeler (U. Texas).]

=> Financement 1.7 M$ Avril 01

Revue NRC (CPU) Juillet 2001 (-> rapport Janvier 2002)

Pre-rapport HEPAP (Janvier 2002): SNAP priorité HEP

Prochaine revue DOE Mars 2002 => Début phase A?

2-4 Décembre 01: SEUS (->NASA strategic plan 03/02)

Proposition SNAP (Mars 2000)

Participation Française (actuelle)

Chercheurs : J. Rich

Chercheurs : R. Bacon, E. Pécontal

Ingénieurs : F. Henault

Chercheurs : V. Le Brun, O. Le Fèvre, R. Malina,

A. Mazure

Ingénieurs : E. Prieto + 3 TBD

Paris Chercheurs : P. Astier, E. Barrelet, D. Hardin, J-M. Levy, R. Pain, K. Schahmaneche, A. Sécroun,

Ingénieurs : J-F. Genat, R Séfri, D. Vincent

Lyon Chercheurs : P. Antilogus, Y. Copin, G. Smadja

Ingénieurs : C. Girerd

Marseille Chercheurs : S. Basa, A. Bonnissent, A. Ealet, D. Fouchez, A. Tilquin

Participation Française

Contributions identifiées (LoA avec USA) pour la période : 2001-2002

Quatre thèmes:

Spectrographe : R&D et finalisation du design.

R&D électronique de lecture (ASICS)

Software: Evaluation quantitative des performances de SNAP (systématiques)

Science : SNe Ia et autres thèmes

Autres contributions à étudier :

Télescope : Entreprises Françaises contactées

Plateforme : Utilisation de Proteus ?

Spectrographe Intégral de champ

Slicer : R&D conjointe NGST, VLT2nd génération, SNAP

Réalisation de l’instrument complet: 3 options à étudier– LAM, Collaboration IN2P3-INSU ou industrie

R & D Electronique

CDS : Etude conjointe (LBNL-LPNHE) d ’un ASIC :

Prototype réalisé en DMILL. Actuellement en test au LPNHE

Collaboration « classique » LBNL-IN2P3. Ensuite ?

Réalisation d’un démonstrateur du système d ’acquisition?

Software

Expérience Française importante: Supernovae:

–Recherche/suivi de supernovae (pipeline): –Simulations (évaluations des performances, stat & syst)–Simulation du spectrographe –Architecture, base de données

Lentilles gravitationelles et sondages profonds:–processing données Virmos–lentilles avec TERAPIX:

“testés et utilisés” pour le programme CFHLS (2002-2007)

Science

Equipes Françaises competitives: Supernovae Ia: Actuellement environ 15 chercheurs In2p3 sur :

- Snfactory (0.02<z<0.06) - programme SN CFHLS (0.3<z<1.0)

Lentilles gravitationelles et sondages profonds:– Equipes au LAM, IAP et OMP

Thèmes Astrophysique: SNII, sursauts gamma, hypernovae, microlentilles, mouvements propres, ...

SNAP: Enjeu scientifique et technique majeur

- Le projet SNAP constitue un enjeu scientifique majeur. L’objectif est de mesurer et de caractériser la Matière et l’Energie Noire - Les équipes françaises sont très bien placées pour exploiter au mieux les données de SNAP grace à des fortes implications dans les programmes SCP, Snfactory et CFHLS (Sne, lentilles, sondages) - L’expertise technique de la France est reconnue et demandée ( électronique, télescope, spectrographe, software)

Nous allons engager des négociations globales avec la collaboration SNAP pour définir une contribution technique et scientifique de la

France importante et cohérente et demandons un soutien fort du CNES.