`UNITÉ : CASSIOPÉE RESPONSABLE : Patrick de Laverny

DEMANDE DE BQR 2009
PRÉSENTÉE PAR L’UNITÉ : CASSIOPÉE
RESPONSABLE : Patrick de Laverny
TITRE DE L'OPÉRATION : 
JUSTIFICATIF DE LA DEMANDE :
La formation et l'évolution de la Voie Lactée est un des problèmes majeurs de l'astrophysique contemporaine. En particulier,
les accrétions successives de matière ont certainement joué un rôle important dans la formation et l'évolution de la Voie
Lactée. Or, les signatures de ces phases d'accrétion peuvent être retrouvées grâce à l'identification et la caractérisation
(dynamique et chimique) des populations stellaires qui composent notre Galaxie. Cette approche peut se qualifier
d'Archéologie Galactique.
Une telle caractérisation des populations galactiques ne peut être envisagée qu'avec l'analyse de très grandes quantités de
données spectrales, ce qui nécessite la mise en place d'outils particuliers. C'est l'objet de l'algorithme MATISSE développé
par notre groupe depuis quelques années, notamment dans le cadre de la préparation de la mission Gaia, pierre angulaire de
l'Agence Spatiale Européenne. Un des principaux objectifs scientifiques de Gaia est, en effet, de reconstruire l'histoire de
notre Galaxie par la caractérisation de ses populations stellaires grâce à l'analyse de plusieurs millions de spectres
stellaires.
Grâce à un accord de coopération signé avec l'Observatoire Européen Austral (ESO), nous allons pouvoir appliquer
MATISSE aux dizaines de milliers de spectres stellaires contenus dans les archives de l'ESO. Ce programme nous permettra
(i) de réaliser des tests de paramétrisation massive avec l'algorithme qui sera implémenté pour Gaia (ce projet s'insère donc
pleinement dans notre préparation à l'exploitation scientifique de cette mission), (ii) de mettre à la disposition de la
communauté internationale les paramètres d'un très grand nombre d'étoiles et (iii) de construire la première carte
physico-chimique de la Voie Lactée basée sur des données très homogènes. Cela nous aidera à mieux contraindre
certaines étapes de la formation et de l'évolution de la Voie Lactée et des galaxies spirales en général, dans le cadre des
théories actuelles.
Pour réaliser ce projet, l'ESO nous offre non seulement un accès privilégié à ses données, mais nous finance également
une année de post-doc. Le but de cette demande BQR est de solliciter le soutien de l'OCA pour (i) contribuer aux missions
OCA-ESO induites par cette collaboration et (ii) nous aider à l'achat de disques afin de stocker les dizaines de milliers de
spectres réduits que l'ESO va nous fournir.
PARTICIPANTS : Les membres de l'équipe Gaia du département Cassiopée de l'OCA/UNSA impliqués dans ce projet sont : A.
Bijaoui (Astronome), V. Hill (CR1), G. Kordopatis (Thésitif CNES/CNRS), P. de Laverny(Astronome-adjoint), F. Martel
(IE), C. Ordenovic (IR), A. Recio-Blanco (Astronome-adjoint).
PRÉSENTATION LIBRE DU PROJET - (éventuellement publications correspondantes déjà réalisées par un ou des membres
demandeurs) - À JOINDRE À CE FORMULAIRE
DEMANDE DE BQR :
EQUIPEMENT
(en K€)
FONCTIONNEMENT
(en K€)
MISSIONS
(en K€)
TOTAL DU PROJET
(en K€)
CRÉDITS DEJA OBTENUS
(HORS BQR)
(en K€)
TOTAL DE LA DEMANDE DE
BQR
(en K€)
2.5K€ 2.5K€ 10K€ + 2 ans
postdoc
ESO : 5K€ +
1 an postdoc
5K€
COFINANCEMENT DEMANDÉ :
X oui 50 %
 non
ORGANISME(S) DE COFINANCEMENT : ESO (déjà obtenu)

Annexe : détail de la demande
L'objectif de ce projet d'Archéologie Galactique est d'identifier les enregistrements fossiles des diverses
phases d'accrétion de matière qui se seraient produites au cours de la formation et de l'évolution de notre
Galaxie. Cet objectif sera atteint grâce à la caractérisation physico-chimique automatique des dizaines de
milliers de spectres stellaires archivés par l'Observatoire Européen Austral (ESO) et qui vont nous être
fournis par cet organisme européen. Ce projet sera également bénéfique à la mission Gaia de l'Agence
Spatiale Européenne dans laquelle nous sommes fortement engagés, puisqu'il pourra nous servir de base
référence lors de l'analyse des données recueillies par ce satellite.
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La formation et l'évolution de la Voie Lactée est un des problèmes majeurs de l'astrophysique contemporaine.
Le scénario le plus accepté actuellement pour la formation de notre Galaxie fait appel à l'effondrement de la
matière baryonique dans le puits de potentiel de la matière noire (Abadi et al., 2003) et à l'accrétion d'objets de
taille modeste constitués d'étoiles ou de gaz. Dans ce contexte, la Galaxie grossirait autour d'un corps central
et le disque et le halo se formeraient plus tardivement lors de l'accrétion de matière (Gilmore & Wyse, 2001).
Cependant, les échelles de temps de formation des galaxies et, par exemple, les mécanismes qui ont formés
leur disque et leur bulbe, composants primaires des galaxies actuelles, sont encore très mal connus.
Ces accrétions successives de matière ont certainement joué un rôle important dans la formation et l'évolution
de la Voie Lactée. Or, les signatures de ces phases d'accrétion peuvent être retrouvées grâce à l'identification
et la caractérisation (dynamique et chimique) des populations stellaires qui composent notre Galaxie (Helmi &
White, 1999). Nous pouvons qualifier cette approche scientifique d'Archéologie Galactique. Eggen, Lynden-
Bell et Sandage (1962) ont été les premiers à montrer qu'il est possible de faire de l'archéologie galactique en
utilisant les abondances chimiques et la dynamique stellaire. En particulier, les populations du disque épais et
du halo sont des fossiles uniques des événements qui se sont produits lors de la formation de la Galaxie.
Cependant, les projets d'archéologie galactique requièrent l'analyse de très grandes quantités d'étoiles afin
d'obtenir une bonne estimation des propriétés physico-chimiques des diverses populations stellaires de notre
Galaxie. Il est donc nécessaire de collecter de très grandes quantités de données spectrales. Cela peut dès à
présent être mené à bien grâce à l'avènement des spectrographes de nouvelle génération au sol (comme
FLAMES attaché au Very Large Telescope de l'ESO), à l'exploitation des archives spectrales des grands
observatoires (comme celles de l'ESO sur lesquelles ce projet est basé), et/ou des missions spatiales dédiées
comme la mission Gaia de l'Agence Spatiale Européenne (ESA) dont un des principaux objectifs scientifiques
est justement de reconstruire l'histoire de notre Galaxie grâce à la caractérisation de ses populations stellaires.
Gaia, qui doit être lancé fin 2011, est une mission astrométrique dont le but est de cartographier un milliard
d'étoiles de notre Galaxie (soit 1% du nombre total d'étoiles dans la Voie Lactée). A bord de Gaia se trouvera
également le Radial Velocity Spectrometer (RVS, Wilkinson et al. 2005) qui nous délivrera les spectres de
plusieurs dizaines de millions d'étoiles. Grâce à ces diverses informations sur la dynamique des étoiles et leurs
abondances chimiques de surface, il sera alors possible de caractériser les diverses populations stellaires de la
Voie Lactée et donc de mieux comprendre sa formation et son évolution.
Or, l'analyse de très grandes quantités de spectres (104-107) fournis par ces instruments ne peut se concevoir
que grâce au développement d'algorithmes d'analyse spectrale automatique. Nous développons ainsi
depuis quelques années l'algorithme MATISSE (MATrix Inversion for Spectral SynthEsis, Recio-Blanco et
al., 2006) qui permet de caractériser automatiquement les propriétés physico-chimiques de grandes quantités
d'étoiles, et donc d'identifier les populations auxquelles elles appartiennent. Le développement de cet
algorithme bénéficie directement à la mission Gaia puisque notre groupe est en effet en charge (i) de délivrer
au consortium de traitement et d'analyse des données Gaia (DPAC) un tel algorithme d'analyse spectrale
automatique et (ii) de caractériser, grâce à cet algorithme, les millions d'étoiles qui seront observées par ce
satellite.
Dans le cadre du développement de MATISSE, nous avons mis en place un projet avec l'ESO afin d'analyser
automatiquement de très grandes quantités de spectres réels, c'est-à-dire plus d'une centaine de milliers de
spectres collectés par les principaux spectrographes de l'ESO. Nous allons donc réaliser, pour la première
fois, une analyse spectrale détaillée appliquée à un ensemble de données comparable à ce que Gaia fournira.
Ce projet va, en effet, nous permettre de tester MATISSE dans un contexte très voisin de celui que nous allons
rencontrer lors de l'analyse des spectres Gaia. Nous allons ainsi acquérir une expérience unique. Suivant

l'accord avec l'ESO, nous allons en effet appliquer cet algorithme aux spectres à haute résolution archivés par
l'ESO afin de déterminer les paramètres atmosphériques (température effective, gravité de surface, métallicité
moyenne et abondance chimique des éléments  des étoiles observées. A l'issue de ce projet, ces
paramètres stellaires seront insérés dans les archives publiques de l'ESO pour une large diffusion dans
la communauté internationale (via l'Observatoire Virtuel) afin qu'ils puissent être très largement utilisés. Il
en résultera une nouvelle exploitation scientifique de ces spectres, ce qui devrait bénéficier à tous les domaines
de l'astrophysique. Grâce au soutien de l'OCA, ce sera la première fois qu'un organisme tel que l'ESO mettra à
la disposition du public non seulement tous ses spectres réduits, mais surtout les résultats d'une analyse
chimique homogène de toutes ses données. De plus, cette collaboration avec l'ESO nous aura permis de
résoudre certaines des difficultés que nous allons rencontrer lors de l'analyse que nous ferons, dans quelques
années, des spectres Gaia. Une telle expérience, qui ne pourrait pas être réalisée sans cette analyse des spectres
ESO, doit impérativement être acquise pour une mission spatiale de l'ampleur de Gaia.
Ce projet avec l'ESO s'étalera sur plus de 2 ans, durée au cours de laquelle cet organisme nous offre un accès
unique à ses archives spectrales et finance douze mois de post-doc. Le programme détaillé de ce projet est
présenté ci-dessous :
−Mois 1-4 : calcul des grilles de spectres synthétiques et phase d'apprentissage de MATISSE. Extraction
des spectres ESO à partir de leurs archives.
−Mois 5-9 : Application de MATISSE aux spectres FEROS. Estimation des erreurs internes et externes.
Contrôle qualité.
−Mois 10 : Insertion des paramètres stellaires pour les spectres FEROS dans les archives publiques de
l'ESO et documentation associée.
−Mois 11-16 : Analyse des spectres UVES – Insertion dans les archives publiques ESO et documentation
associée.
−Mois 17-22 : Analyse des spectres FLAMES. Insertion dans les archives publiques ESO. Documentation
associée.
−Mois 23-28 : Analyse des spectres HARPS. Insertion dans les archives publiques ESO. Documentation
associée.
Dès que les premiers spectres auront été analysés, l'interprétation astrophysique des résultats obtenus se fera
en parallèle de l'analyse des autres séries de spectres. Nous démarrerons alors nos études d'archéologie
galactique proprement dites. Par exemple, les paramètres stellaires déterminés avec MATISSE permetront
d'identifier dans le détail les populations stellaires galactiques, en particulier celles du disque épais pour
lesquelles des milliers de spectres sont déjà disponibles. Il est également prévu d'étendre cette étude sur le
disque Galactique à d'autres composantes de la Voie Lactée (amas ouverts, halo, bulbe,...) ainsi qu'aux
populations stellaires des galaxies naines satellites de la nôtre. MATISSE appliqué aux archives spectrales
de l'ESO nous permettra ainsi de caractériser les populations stellaires de ces différents systèmes qui
pourraient ressembler aux briques ayant contribué à la formation de notre Galaxie.
A l'issue de ce programme pour lequel nous sollicitons l'aide de l'OCA, nous aurons établi la première carte
chimique de la Galaxie, basée sur un très grand nombre de données homogènes. Cela permettra donc de
contraindre, par exemple, les différentes étapes de la formation du disque de la Voie Lactée et des galaxies
spirales en général, dans le cadre des théories actuelles.
Il est évident que, au cours de la prochaine décennie, l'interprétation astrophysique des données de Gaia se fera
plus aisément à la lumière des résultats obtenus au cours de ce travail.
Le soutien de l'OCA est demandé pour :
1- missions : plusieurs missions OCA-ESO(Garching) sont prévues pour la réalisation de ce programme. La
postdoc (déjà sélectionnée et qui arrivera à l'OCA début septembre 2009) aura besoin de faire 2 séjours d'une
semaine à Garching, soit 2.2k€ (5*140€/jour + 500€ transports). Deux membres de l'équipe doivent également
participer à deux réunions de deux jours (une par semestre en 2009) à Garching, soit 3k€. Le budget mission
s'élève donc à 5k€ en tout.
2- disques de stockage : nous aurons à stocker plus de 105 spectres réduits, soit tous les spectres
VLT/FLAMES/GIRAFFE, VLT/UVES et FEROS obtenus depuis la mise en service de ces spectrographes
ainsi que tous les spectres HARPS, hors ceux obtenus en temps Garantie. Cela représente pour chaque
instrument environ 1To à stocker, soit 4To en tout. Il sera également nécessaire de stocker pour l'analyse de

ces spectres avec MATISSE (i) la grille de ~104 spectres synthétiques à très haute résolution spectrale que
nous devons calculer sur tout le domaine visible et servant de base d'apprentissage pour l'algorithme (~0.5To)
ainsi que (ii) les diverses fonctions d'apprentissage de MATISSE (~1.5To).
Nous avons donc besoin de 6To de disques pour réaliser ce projet, ce qui devrait couter 5k€ en tout.
Nous avons donc besoin de 10k€ pour réaliser ce projet (équipement et missions). La moitié de ce
budget sera prise en charge par l'ESO. Nous sollicitons donc le soutien de l'OCA pour les 50% restants,
soit un total de 5k€.
Références bibliographiques :
1. Abadi et al., 2003, ApJ, 591, 499
2. Eggen, Lynden-Bell et Sandage, 1962, ApJ, 136, 748
3. Gilmore & Wyse, 2001, dscm. Conf., 225
4. Helmi & White, 1999, gaha,conf,89
5. Recio-Blanco, Bijaoui A., de Laverny P., 2006, MNRAS, 370, 141
6. Wilkinson et al., 2005, MNRAS 359, 1306
Principales publications depuis 2006 du responsable du projet en rapport avec cette demande (journaux
internationaux à comité de lecture uniquement) :
1. Abia, C, de Laverny, P., Wahlin, R., "Chemical analysis of carbon stars in the Local Group: II. The Carina dwarf
spheroidal galaxy", Astron. & Astrophys., 481, 181, (2008).
2. de Laverny, P., «Carbon stars and Galactic chemical evolution», Physica Scripta, 133, 4030 (2008)
3. Abia, C, Recio-Blanco, A., de Laverny, P., et al., «Fluorine in AGB Carbon Stars Revisited», ApJ, sous presse.
4. Bijaoui, A., Recio-Blanco, A., de Laverny, P., «Parameter Estimation from an Optimal Projection in a Local Environment», Statistical
Methodology, soumis.
5. Recio-Blanco, de Laverny, P., «On the extra-mixing efficiency in low-metallicity RGB stars», Astron. & Astrophys., 461, L13, (2007)
6. de Laverny, P., Abia, C., Dominguez, I., Plez, B., Straniero, O., Wahlin, R., Eriksson, K. and Joergensen, U.G., "Chemical analysis of
carbon stars in the Local Group: I. The SMC and the Sagittarius dwarf spheroidal galaxy", Astron. & Astrophys., 446, p. 1107 (2006).
7. Recio-Blanco, A., Bijaoui, A., de Laverny, P., «Automated derivation of stellar atmospheric parameters and chemical abundances: the
MATISSE algorithm», Mon. Not. Roy. Astro. Soc., 370, 141 (2006)

Référence Désignation Qté. Prix unit. €
HT
Remise PU remisé €
HT
Prix total € HT
Extension SAN BULL : 9 X 750 Go 14 326,65 4 326,65
OPTF100-0002 DISK ENCL FOR OPTIMA 1200, 2U, 12 SLOTS,
DUAL PATH
13 780,00 65,00% 1 323,00 1 323,00
OPTF111-0003 3X 750GB SATA II DISK, 7.2K FOR OPTIMA 1000
SERIES
31 613,00 65,00% 564,55 1 693,65
OPTF100-0002-M Maintenance sur site 3 ans J+1 pour DISK ENCL FOR
OPTIMA 1200, 2U, 12 SLOTS, DUAL PATH
1320,00 0,00% 320,00 320,00
OPTF111-0003-M Maintenance sur site 3 ans J+1 pour 3X 750GB SATA
II DISK, 7.2K FOR OPTIMA 1000 SERIES
3330,00 0,00% 330,00 990,00
TOTAL 4 326,65
TVA : 19,60% 848,02
MONTANT TOTAL TTC : 5 174,67
Délai de livraison : 6 semaines à réduire
Condition de règlement :
30 jours fin de mois
Validité de l'offre : 1 mois
Frais de port : défini dans l'offre
Fabrice BALDUCCI
Ingénieur d'affaire
Tel : [phone]
Fax : [phone]
Mobile : [phone]
eMail : [e-mail]
Nelly Brossier
Commerciale sédentaire
Tel : [phone]
Fax : [phone]
eMail : [e-mail]
Date : 16 févr 2009
Bonjour,
Nous vous remercions de l'intérêt que vous portez à notre société et vous prions de bien vouloir trouver ci-joint,
notre offre de prix.
Nous sommes à votre entière disposition pour de plus amples renseignements.
Nous vous prions d'agréer, l’expression de nos salutations distinguées.
Ref. : A08002284B -Add-ons Stockage
Société : Observatoire de la Côte d'Azur
Ville : 06304 Nice cedex 4
A l'attention de : Monsieur Miniussi
RESERVE DE PROPRIETE : Le transfert de propriété du matériel vendu est subordonnée au
paiement intégral du prix à l'échéance par l'acheteur. Toutefois, l'acheteur assume dès la livraison
les risques du matériel vendu . L'acheteur ne peut jusqu'à complet paiement, ni transférer de droit, ni
transformer ce dernier, ni l'incorporer à un autre produit.
Dans le cas où le paiement n'interviendrait pas dans le délai prévu, le vendeur se réserve le droit de
reprendre la chose livrée et si bon lui semble, de résoudre le contrat
Confidentiel Serviware PACA
Toulon (83) - FRANCE 16/02/2009 Page 1