présentation 20/11/01 - SuperNova Acceleration Probe SATellite

SuperNova Acceleration Probe
Reynald 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 z2
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) :
WM
En supposant
stat.
w = -1
w = -1, plat
sys.
0.02 0.02
Wl
stat.
0.05
sys.
<0.01
w
0.01 0.02
stat.
w = const., plat
0.02
0.02
sys.
0.05 <0.01
WM, Wk connus
w = const.
0.02 <0.01
WM, Wk connus
w(z)= w + w' z
0.02 <0.01
Mission complète: 3 ans = environ 6000 SNe
w'
stat.
sys.
0.12 0.15
Surveys SNAP
Hubble Deep Field
Survey Supernova
Survey Weak Lensing
Grand nombre d’images
(1 image tous les~4 jours)
• 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)
Complémentarité entre Weak Lensing et Supernovae
Weak Lensing + CMB
SNAP : instruments
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,
0.35-1mm, tolérants aux radiations
Photométrie IR: 0.25 deg2 ,
pixels HgCdTe (1-1.7 mm)
Spectroscopie Intégrale de champ:
0.35-1.7 mm, 2”x2” FoV
Paramètres de l’optique
Miroir primaire
diamètre= 200 cm
Miroir secondaire
diamètre= 42 cm
Miroir tertiaire
diamètre=64 cm
Aperture
Field-of-view
Optical resolution
Wavelength
Solar avoidance
Temperature
Fields of study
Image Stabilization
Plate Scale
~ 2.0 meter
1° x 1°
diffraction-limited at I-band
350nm - 1700nm
70
Telescope 270-290K (below thermal
background)
North and South Ecliptic Caps
Focal Plane Feedback to ACS
~ 0.1 arcsec/pixel
Solution optique:
Spot Diagram
(box = 1pixel):
Une caméra V+IR avec des filtres fixes
25 HgCdTe
132 CCD’s
3 filtres IR
8 filtres Visible
Un Spectrographe intégral 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.