LAM Flyers (PDF 2.4 Mo) - Laboratoire d`Astrophysique de Marseille

© NASA/ESA
L ABORATOIRE
D’A STROPHYSIQUE
DE
M ARSEILLE
© SPHERE Consortium/ESO
© ESA / PACS & SPIRE Consortium, LAM, HOBYS Key Programme Consortia
© LAM/CNRS_Photothèque
Le LAM en chiffres
LAM in figures
■ 200 personnes, dont 55 chercheurs, 55 doctorants et post-doctorants
et 90 ingénieurs et techniciens.
■ 200 people, including 55 researchers, 55 PhD students and postdocs
and 90 engineers and technicians.
■ 200 publications de rang A et autant de comptes rendus de conférences
par an, 1 brevet par an, 1 jeune entreprise innovante (2011, 1.5 M€
chiffre d’affaire annuel, 6 employés).
■ 200 rank A publications per year and as many conference proceedings,
one patent per year, one young company (2011, 1.5 M€ annual
revenue, 6 employees).
■ Le Centre de donnéeS Astrophysiques de Marseille (CeSAM) : 50 To
de données analysées et mises à disposition dans plus de 25 projets
internationaux ; 380 millions d’objets répertoriés ; 1000 visites et
200 téléchargements de logiciels scientifiques par mois.
■ Des moyens d’essais en environnement spatial: cuves à vide cryogénique
(77 K, localement 4K) jusqu’à 45 m3, un pot vibrant de 35 kN et une
cuve de caractérisation de micro-composants.
■ Des moyens de fabrication et de caractérisation optique sur une
superficie de 350 m² : 5 machines à polir jusqu’à 2,5 m de diamètre,
un tunnel optique de 25 m, 2 tours optiques de 15 m et de nombreux
moyens de métrologie optique et mécanique.
■ Astrophysical Data Center of Marseilles (CeSAM): 50 TB of data
analyzed and released for more than 25 international projects ;
380 million objects listed; 1,000 visits and 200 scientific software
downloads per month.
■ Space qualification and test facilities: four cryogenic vacuum chambers
(77K, 4K locally) up to 45 m3 volume, a 35 kN mechanical shaker and a
thermal vacuum chamber for microcomponent characterization.
■ Optical manufacturing and characterization tools over an 350 m2 area:
5 polishing machines up to 2.5 m in diameter, 25 m optical tunnel,
two 15 m optical towers and a large set of optical and mechanical
metrology tools.
■ 10000 m2 SHON, dont 1000 m2 de salles classées ISO 5, 7 et 8.
■ 10,000 m2 floor area, of which 1,000 m2 of ISO 5, 7 and 8 classified
clean rooms.
■ Un amphithéâtre de 90 places, 210 m2 de salles de réunions.
■ A 90-seat amphitheater, 210 m2 of meeting rooms.
5 GRANDES MISSIONS
CONTRIBUER À L’ENRICHISSEMENT DE LA CONNAISSANCE
DE L’UNIVERS ET DE SON HISTOIRE
A / XMM-Newton / INAF-IASF-Milano / CFHTLS
De l’origine des grandes structures de l’Univers à l’émergence des
systèmes planétaires, la recherche au LAM porte sur les grandes
questions actuelles de l’astrophysique: cosmologie, matière noire
et énergie noire, formation et évolution des galaxies et des étoiles,
recherche de planètes autour d’autres étoiles et exploration du
système solaire.
DÉVELOPPER DES TECHNOLOGIES ET INSTRUMENTS D’OBSERVATOIRES
SPATIAUX ET TERRESTRES
© LAM/CNRS_photothèque
Le LAM participe à l’élaboration des principaux instruments
d’observation qui seront déployés au sol et dans l’espace au
cours des prochaines décennies. Cette activité s’appuie sur un
ambitieux programme de recherche et développement (R&D),
les expertises métiers du Département Instrumentation, un
ensemble de plateformes technologiques et un centre de données
astrophysiques.
CONDUIRE DES SERVICES D’OBSERVATION
POUR LA COMMUNAUTÉ
© LAM
Le LAM mène de nombreux services d’observation pour la
préparation des grands programmes de la discipline, la collecte des
données et leur exploitation scientifique. Le Centre de donnéeS
Astrophysiques de Marseille est labellisé centre d’expertise par
l’Institut National des Sciences de l’Univers du CNRS.
VALORISER SES RECHERCHES DANS LE DOMAINE
DU SPATIAL ET DE L’OPTIQUE
© LAM/Thales-Alenia-Space
Grâce à ses partenariats avec les industriels français et européens
du spatial et de l’optique, le LAM mutualise ses plateformes
technologiques et valorise ses développements techniques par le
dépôt de brevets, la cession de licences ou la création de jeunes
entreprises innovantes.
PARTICIPER À LA FORMATION UNIVERSITAIRE
ET À LA DIFFUSION DE LA CULTURE SCIENTIFIQUE
© OSU Pythéas
Les personnels du LAM sont très impliqués dans les formations
de l’université d’Aix-Marseille, notamment en astrophysique,
physique, mathématiques, instrumentation et traitement du signal,
de la licence au doctorat. Le LAM accompagne ses étudiants vers
des emplois dans la recherche et l’industrie. Le LAM est également
très impliqué dans des activités de diffusion scientifique.
5
MAIN MISSIONS
CONTRIBUTE TO A BETTER UNDERSTANDING
OF THE UNIVERSE AND ITS HISTORY
From the origin of the largest structures in the Universe to the
emergence of planetary systems, LAM research focuses on the
main questions of modern astrophysics: cosmology, dark matter
and dark energy, formation and evolution of galaxies and stars,
search for planets around other stars and solar system exploration.
DEVELOP THE TECHNOLOGY AND THE INSTRUMENTS FOR SPACE
AND GROUND-BASED OBSERVATORIES
LAM is involved in the development of key observing instruments
that will be deployed on the ground and in space over the next
decades. This activity is based on an ambitious research and
development (R&D) programme, technical expertise within the
Instrumentation Department, LAM technology facilities and the
astrophysical data center (CeSAM).
PERFORM OBSERVATION SERVICES FOR THE COMMUNITY
LAM leads many observation services for the preparation of the
major programs for astrophysics, collecting data and scientific
exploitation. CeSAM is labeled astrophysical center of expertise
by the National Institute of Sciences of the Universe of CNRS.
RESEARCH KNOWLEDGE TRANSFER IN SPACE TECHNOLOGY
AND OPTICS
Through its partnerships with French and European space and
optics industries, LAM provides open access to its technology
facilities and actively promotes knowledge transfer by patenting,
sharing its licenses, supporting and spinning-out innovative
companies.
PARTICIPATE IN UNIVERSITY EDUCATION AND DISSEMINATION
OF SCIENTIFIC CULTURE
LAM personal are very involved in education through Aix-Marseille
University, teaching courses in astrophysics, physics, mathematics,
instrumentation and signal processing, for undergrad and
graduate students. LAM provides support to its students seeking a
job in research and industry. LAM is also very involved in scientific
outreach activities.
LABORATOIRE D’ASTROPHYSIQUE DE MARSEILLE (LAM)
LABORATORY ASTROPHYSICS OF MARSEILLE (LAM)
Le LAM est l’un des principaux laboratoires spatiaux européens
associant la recherche en astrophysique et le développement
d’instruments pour les grands télescopes au sol et dans l’espace. Ses
chercheurs conduisent des programmes internationaux combinant
observation, analyse, modélisation et théorie. Les compétences
instrumentales du LAM s’articulent autour de savoir-faire en
conception optique et mécanique, de plateformes technologiques
uniques en Europe et d’un centre de données astrophysiques
(CeSAM). Ainsi le LAM pilote des projets instrumentaux depuis leur
conception jusqu’à l’exploitation de leurs données, en partenariat
avec les grandes agences de moyens (CNES, ESA, ESO, NASA).
LAM is a leading European space laboratory combining astrophysical
research and instrument development for large ground-based and
space telescopes. LAM researchers conduct international programs
combining observation, analysis, modeling and theory. LAM technical
skills in instrumentation development are based on: in-situ expertise
in optical and mechanical design, technology facilities unique in
Europe and a center of astrophysical data (CESAM). LAM thus manages
instrument development projects from their early design to operation
and data analysis, in partnership with major funding agencies (CNES,
ESA, ESO, NASA).
E-ELT © ESO
© LAM
SPATIAL
ROSETTA
Lancement / Launch: 2004
Opération comète : 2014-2015
GALEX
Lancement / Launch: 2003
Opération: 2003-2012
SOHO
Lancement / Launch: 1995
En opération !
1995
SOL
© VIMOS/LAM/ESO
2000
Projets au LAM / Projects at LAM
2005
ESO- VLT VIMOS
Première lumière / First light: 2002
En opération
Mission ROSETTA © ESA
© LAM/CNRS_photothèque
© ESO
© LAM/Euclid consortium
© ESA/NASA/HST Frontier Fields
Cheops - © ESA/Univ. of Bern
FIREBALL 1
Lancement / Launch: 2007
HERSCHEL
Lancement / Launch: 2009
Opération: 2009-2013
BEPICOLOMBO
Lancement
Launch: 2016
COROT
Lancement / Launch: 2009
Opération: 2006-2012
2010
CHEOPS
Lancement
Launch: 2017
FIREBALL 2
Lancement/ Launch: 2015
2015
ESO VLT-SPHERE
Première lumière / First light: 2014
En opération
GTC EMIR
Première lumière /
First light: 2015
CFHT-SPIROU SUBARU PFS SUMIRE
Première lumière /
Première lumière /
First light: 2017
First light: 2018
Euclid © ES
PLATO © ESA
THÉMATIQUES SCIENTIFIQUES
SCIENTIFIC AREAS OF RESEARCH
Formation et évolution des galaxies ; cosmologie
Depuis l’étude de la formation et de l’évolution des étoiles jusqu’à la
structuration de l’Univers à grande échelle, les chercheurs du LAM
étudient comment les galaxies et l’Univers ont évolué depuis le Big
Bang. Ils collectent et analysent les données de grands relevés du
ciel en imagerie et en spectroscopie. Ils pilotent ou participent à de
grands projets internationaux (Herschel, Euclid, PFS/SuMIRe, DESI,
SVOM, E-ELT, etc.).
Formation et évolution des systèmes planétaires
Les chercheurs du LAM étudient la formation et l’évolution des
systèmes planétaires par l’observation des petits corps du système
solaire et la recherche et la caractérisation des planètes extrasolaires.
Ils participent activement aux grandes missions d’exploration du
système solaire (SOHO, Rosetta) et aux programmes de recherche de
planètes extrasolaires (CoRoT, CHEOPS, PLATO, SPHERE, SPIRou).
Recherche en instrumentation sol et spatiale
Les chercheurs et ingénieurs du LAM imaginent et testent des
nouveaux concepts instrumentaux pour les grands projets du futur.
Ils mettent au point de nouvelles techniques en optique active et
adaptative, imagerie haute dynamique, spectroscopie et détection.
Formation and evolution of galaxies; cosmology
Starting from the study of the formation and evolution of stars to
the structure of the Universe on a large scale, LAM researchers study
how galaxies and the universe evolved from the Big Bang. They collect
and analyze data from large sky imaging and spectroscopy surveys.
LAM researchers lead and participate in major international projects
(Herschel, Euclid, PFS/SuMIRe, DESI, SVOM, E-ELT, etc.).
Formation and evolution of planetary systems
LAM researchers study the formation and evolution of planetary
systems by observing the small bodies of the Solar System, and
searching for and then characterizing extrasolar planets.
They actively participate in major solar system missions (SOHO,
Rosetta) and extrasolar planets research programms (CoRoT, CHEOPS,
PLATO, SPHERE, SPIRou).
Research in ground-based and space instrumentation
LAM researchers and engineers imagine and develop advanced
instrument concepts to be integrated in the large projects of the
future. They are developing new techniques in the field of active
optics, adaptive optics, high-contrast imaging, spectroscopy and
image sensing.
© LAM/CNRS_photothèque
© LAM
© ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/
SSO/INTA/UPM/DASP/IDA
EUCLID
Lancement / Launch:
2020
SVOM
Lancement / Launch: 2021
ATHENA
Lancement / Launch: 2028
2025
2020
DESI
Première lumière / First light: 2018
PLATO
Lancement / Launch: 2024
ESO E-ELT HARMONI
Première lumière / First light: 2025
2030
ESO E-ELT-MOS
Première lumière / First light: 2027
Plateformes Technologiques
Technology Facilities
Plateformes
Facilities
Le LAM est équipé de plusieurs plateformes
technologiques de haut niveau, spécialement
dimensionnées pour la réalisation, l’intégration
et la qualification de l’instrumentation sol et
spatiale de nouvelle génération.
Ces plateformes sont ouvertes aux laboratoires
de recherche et aux entreprises, dans le cadre
de la politique de partenariat du LAM avec le
monde économique et industriel.
LAM is equipped with several technology
facilities, specially conceived for the fabrication,
assembly, integration and tests of the future
ground and space instrumentation.
These high-tech facilities are fully open to other
laboratories or industries in the framework of
our industrial and partnership policy.
Préparation d’un essai vide thermique
Thermal/vacuum test preparation. ©LAM/CNRS_photothèque
SPATIAL
Cette plateforme est utilisée pour toutes les opérations
d’assemblage, d’intégration et de qualification en
environnement sévère (vide, cryogénie et vibrations)
de systèmes optiques et mécaniques. Ses principaux
moyens sont le grand caisson à vide cryogénique (ERIOS
45m3 et 77K), trois autres caissons de plus petit volume
(jusqu’à 4K), un moyen de vibration (35kN) et plusieurs
bancs d’étalonnage optique et de métrologie 3D.
Pot vibrant / Vibrating pot © LAM
SPATIAL
The SPATIAL facility is used for all assembly, integration
and tests/verification operations in severe conditions
(vacuum, cryogenic, vibrations) for optical, mechanical
or other systems. Its main elements are the large ERIOS
cryo-vacuum chamber (45m3 and 77K), three smaller
cryo-vacuum chambers (down to 4K), a shaker for
vibration tests (35kN) and several benches for optical
calibration and 3D metrology tools.
.
Caisson ERIOS / ERIOS vacuum chamber
ERIOS
Chiffres clés / Key figures
• Volume : 45 m3 (2.5m / 6m)
• Température : 77K - 323K
• Vide / Vacuum: 10-6 mbar
• Stabilité / Stability: <10-7 g (5 - 100Hz)
• Propreté / Cleanliness: ISO 8 (possible ISO5)
©LAM / Les Nouveaux Médias / Devisubox
lam.fr
twitter.com/LAM_Marseille
www.facebook.com/UMR7326
La plateforme SPATIAL comporte également une suite de
moyens de caractérisation de composants MOEMS, en
conditions statique, dynamique et opérationnelle, avec
possibilité de travailler en environnement sévère (vide et
cryogénie 30K).
© LAM/CNRS_photothèque
© LAM/CNRS_photothèque
© LAM/CNRS_photothèque
Plateformes Technologiques / Technology Facilities
The SPATIAL facility also includes various measurement
benches dedicated to static, dynamical and operational
characterization of MOEMS or small optical systems,
with the possibility of working in severe environment
(vacuum and 30K cryogenic conditions).
Micro-fentes
programmables
MOEMS
programmable slits
© LAM / EPFL
Banc de caractérisation MOEMS /
MOEMS characterization bench - ©LAM/CNRS_photothèque
POLARIS
Cette plateforme rassemble des moyens de production (jusqu’à
2,5m) et de métrologie optique (interféromètres, tunnel et
tours optiques) dédiés à la réalisation d’optiques asphériques
de haute qualité, ainsi qu’un ensemble de moyens de
calibration optique (interférométrie, spectrophotométrie) de
haut niveau, de l’ultraviolet à l’infrarouge, en environnement
contrôlé (ISO5 à ISO8).
Salles propres
Enfin, une partie de l’ensemble de 600m² de salles propres
(ISO5 à ISO8) équipées de tables optiques isolées et des
outillages standards pour le travail en environnement
classé, est également à disposition des laboratoires et
industriels.
POLARIS
The POLARIS facility gathers a series of optical
manufacturing and polishing machines (up to 2,5m
diameter) and metrology facility (interferometer, optical
towers and tunnel) to develop high quality aspherical
optics, together with a group of high-level equipment for
optical calibration (interferometry, spectrophotometry),
from ultraviolet to near infrared, and in a controlled
environment (ISO5 to ISO8).
Clean rooms
Finally, a part of the 600m2 of clean rooms (ISO5, ISO7
and ISO8), equipped with optical tables and dedicated
tools, is also available to laboratories and industries.
Polissage actif d’un miroir parabolique de 1,2 m /
Active polishing of a 1.2 m parabolic mirror
POLARIS
Chiffres clés / Key figures
• Diamètre de polissage / Polishing diameter: jusqu’à / up to 2.5 m
• Tunnel et tours optiques / Optical tunnel and towers:
25 m long - 9 m haut / high
• Métrologie optique / Optical metrology: 70 nm - 3 µm
© LAM/CNRS_photothèque
ROSETTA
Le chasseur de comète de l’Europe / Europe’s comet chaser
La mission Rosetta
The Rosetta mission
La mission Rosetta de l’Agence Spatiale
Européenne a pour objectif d’étudier en détail
la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko.
La sonde spatiale Rosetta suit la course de la
comète dans le système solaire en 2014 et 2015
et étudiera sa surface in-situ grâce au module
d’atterrissage Philae. Cette mission ambitieuse
fournira des éléments importants pour mieux
comprendre l’origine et l’évolution du système
solaire et en particulier le rôle joué par les
comètes dans l’apparition de l’eau sur Terre.
The European Space Agency’s Rosetta mission
aims at a detailed study of comet 67P/
Churyumov-Gerasimenko.
The Rosetta spacecraft is escorting the comet
through its journey in the Solar System in
2014 and 2015 and will study in-situ its
surface with the lander Philae. This ambitious
mission will provide important clues to better
understand the origin and evolution of our
Solar System and in particular the role played
by comets in the presence of water on Earth.
Vue de la sonde Rosetta
et de l’atterrisseur Philae
View of the Rosetta
spacecraft and
the lander Philae
© ESA
lam.fr
twitter.com/LAM_Marseille
www.facebook.com/UMR7326
ROSETTA
La caméra OSIRIS
Le Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM) est
l’un des principaux laboratoires français impliqués dans
la mission Rosetta avec le soutien du Centre National
d’Etudes Spatiales (CNES). La caméra NAC à champ étroit
d’OSIRIS a été principalement réalisée au LAM, grâce au
savoir-faire des techniciens et ingénieurs du laboratoire.
Cette caméra fournit des images spectaculaires, d’une très
haute résolution spatiale. La collecte des images et leur
analyse scientifique constituent des événements phares
des années 2014 et 2015 pour les astronomes du LAM.
The OSIRIS camera
The Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM) is
one of the main French institutes involved in the Rosetta
mission, with the support of the Centre National
d’Etudes Spatiales (CNES). The OSIRIS Narrow Angle
Camera (NAC) has been principally designed, assembled
and tested at LAM, benefiting from the know-how and
expertise of its technicians and engineers.
This camera provides spectacular images, at high spatial
resolution. The acquisition of images and their scientific
analysis are highlights of 2014 and 2015 for LAM
astronomers.
Camera OSIRIS NAC de ROSETTA
lors de son intégration finale.
ROSETTA OSIRIS NAC camera
during final integration.
© LAM
Historique des comètes à Marseille
Les comètes sont étudiées à Marseille depuis longtemps.
Rappelons qu’en 1913, l’Union Astronomique Internationale
choisissait Marseille comme centre international des « petites
planètes ». La ville détient à ce jour le record mondial du
nombre de comètes détectées visuellement, avec 81 comètes
découvertes entre 1801 et 1919.
Marseille comet history
Comets have been studied in Marseille for a long time.
In 1913, the International Astronomical Union selected
Marseille as the international centre for “small planets”.
The city of Marseille holds the world record of the number
of comets visually discovered, with 81 comets discovered
between 1801 and 1919.
Image de la comète 67P prise par la caméra
OSIRIS-NAC.
Image of comet 67P taken by the
OSIRIS-NAC camera.
© ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/
LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA
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SPHERE
Imager les planètes extra-solaires / Imaging exoplanets
L’instrument SPHERE (Spectro-Polarimetric Highcontrast Exoplanet REsearch) installé en 2014
au télescope VLT de l’ESO au Chili est dédié à
la détection directe et à la caractérisation des
planètes autour d’autres étoiles.
The SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast
Exoplanet REsearch) instrument, installed in 2014
at the ESO-VLT telescope in Chile, is dedicated
to the direct detection and characterization of
planets around other stars.
Image du disque situé autour de l’étoile HR 4796A
réalisée par SPHERE
SPHERE images the dust ring around the star HR 4796A
Étudier et comprendre les systèmes planétaires autour
d’étoiles autres que le soleil est l’un des domaines les
plus actifs de l’astronomie contemporaine. L’observation
de ces nouveaux mondes nous permet de comprendre
la formation et l’évolution des planètes et de rechercher
des conditions propices à l’apparition de la vie en
dehors du système solaire.
The study of planetary systems around other stars is
one of the major challenges of modern astronomy.
The observations of these new worlds allow us to
understand planetary formation and evolution and to
search for conditions favorable to the existence of life
beyond our solar system.
SPHERE monté au foyer Nasmyth du télescope VLT de 8 m de diamètre de l’ESO au Chili.
The SPHERE instrument at the Nasmyth focus of the 8 m diameter
ESO VLT telescope in Chile.
twitter.com/LAM_Marseille
www.facebook.com/UMR7326
lam.fr
SPHERE
L’instrument SPHERE a pour objectif de réaliser des
images directes de planètes extra-solaires orbitant autour
de leurs étoiles en utilisant une combinaison de trois
techniques : optique adaptative, coronographie et imagerie
différentielle.
L’optique adaptative « extrême » de SPHERE permet
de corriger les aberrations optiques générées par la
turbulence atmosphérique et d’obtenir des images à la
résolution ultime du télescope.
La coronographie stellaire peut alors atténuer la lumière de
l’étoile centrale. Enfin, l’imagerie différentielle permet de
mieux distinguer la planète de l’étoile en observant dans
des domaines spectraux où leurs propriétés physiques sont
très différentes.
SPHERE instrument produces images of exoplanets
around their star using a combination of three
techniques: adaptive optics, coronagraphy and
differential imaging.
SPHERE « extreme » adaptive optics correct for
the optical aberrations generated by atmospheric
turbulence and delivers images at the finest resolution
allowed by the telescope. Stellar coronagraphy
considerably dims the light from the central star.
Finally, the differential imaging camera measures
some physical parameters in ranges where the stars
and planets have different physical properties, thus
better distinguishing the planet from the star.
Intégration d’IRDIS au LAM
IRDIS (InfraRed Dual Imager and Spectrograph)
integration at LAM
© LAM
SPHERE is a project for the European Southern
Observatory (ESO) conducted by an international
consortium led by IPAG (Grenoble).
This consortium includes 11 institutes in France,
Germany, Switzerland, the Netherlands and Italy.
Within SPHERE’s management team, LAM was
responsible for the instrument systems engineering,
as well as the product assurance and documentation.
LAM fully developed IRDIS (InfraRed Dual Imager and
Spectrograph), SPHERE’s main instrument, advanced
optical toric mirrors of highest quality for the common
optical path; the read-out electronics for the ultrafast
adaptive optics detectors; IT tools for databases of
scientific targets that will be observed.
SPHERE est un projet pour l’Observatoire Européen Austral
(European Southern Observatory – ESO) développé par
un consortium international. Ce consortium, mené par
l’IPAG (Grenoble), est composé de 11 instituts en France,
Allemagne, Suisse, Pays-Bas et Italie.
Au sein de l’équipe management de SPHERE, le LAM a
été responsable du système de l’instrument ainsi que
de l’assurance produit et de la documentation. Le LAM
a développé la caméra IRDIS (l’instrument principal de
SPHERE pour l’imagerie et spectrographie différentielles
dans l’infrarouge), des optiques toriques d’extrême qualité
optique pour le module optique principal, l’électronique de
lecture des détecteurs ultra-rapides de l’optique adaptative;
des outils informatiques pour les bases de données des
cibles scientifiques qui seront observées.
Les optiques toriques actives de SPHERE
SPHERE active toric optics
© LAM
PLATO - CHEOPS - CoRoT
Détecter des super-Terres / Super-Earth detection
La recherche d’exoplanètes depuis l’espace
Searching for Exoplanets from space
En 2007 le télescope spatial du CNES, CoRoT,
a ouvert le domaine de la recherche des
exoplanètes depuis l’espace en traquant les
infimes baisses de lumière qui se produisent
quand (et si !) la planète passe devant son
étoile. CoRoT a observé plus de cent cinquante
mille étoiles en continu sur des périodes de
temps de plusieurs semaines à plusieurs mois.
Il a découvert 32 planètes, dont la première
planète tellurique (CoRoT-7b), ainsi que l’objet
substellaire le plus massif parmi les compagnons
à très courte période orbitale.
In 2007, the CNES space telescope CoRoT, paved
the road for the search for extrasolar planets
from space. Observing continuously more than
one hundred fifty thousand stars over a period of
several weeks to several months, CoRoT tracked
down tiny light dims that occur when (and if !)
a planet passes in front of its parent star. CoRoT
has thus discovered 32 planets including the
first telluric planet, and also the most massive
sub-stellar object with a very short orbital period.
Vue d’artiste de CoRoT
Artist’s rendition of CoRoT
© CNES
lam.fr
twitter.com/LAM_Marseille
www.facebook.com/UMR7326
PLATO - CHEOPS - CoRoT
Vue d’artiste de CoRoT -7b
Artist’s impression of CoRoT-7b
© ESO
Les chercheurs du Laboratoire d’Astrophysique de Marseille
ont coordonné le groupe international du programme
Exoplanètes de CoRoT. Les 32 planètes CoRoT ont été
découvertes grâce au mode « alarme », opéré au LAM,
puis confirmées par des observations complémentaires qui
ont permis d’en mesurer la masse. Connaissant le rayon
et la masse des planètes, on peut en déduire leur densité
moyenne et par suite, sonder leur structure interne.
LAM researchers coordinated the international
collaboration for CoRoT’s exoplanet program. The thirty
two CoRoT planets have been discovered using the
« alarm » mode, developed and operated at LAM. These
discoveries were then confirmed by complementary
observations which led to the measurement of their
mass. Knowing the radius and the mass of the planets,
one can deduce their average density and subsequently
probe their internal structure.
Vue d’artiste du
satellite pour la
caractérisation
d’exoplanètes
(CHEOPS) –
vue de face
Artist’s rendition of
the CHaracterising
ExOPlanet Satellite
(CHEOPS) – Front view
© ESA
Le concept de PLATO
PLATO concept
© Thales Alenia Space
Dans la lignée de ces travaux, le LAM est fortement impliqué
dans la préparation de deux autres missions spatiales de
l’Agence Spatiale Européenne. CHEOPS est un petit télescope
dont le lancement est prévu en 2017. Il permettra d’observer
des étoiles brillantes pour lesquelles des instruments au
sol auront déjà révélé la présence d’une planète. L’objectif
de CHEOPS est de mesurer précisément le rayon d’une
douzaine d’exoplanètes de type Neptune et super-Terre
afin d’en déterminer la nature, rocheuse ou gazeuse. La
seconde mission, beaucoup plus ambitieuse, est PLATO,
dont le lancement est prévu en 2024. Ce satellite permettra
de savoir avec certitude si des systèmes analogues à notre
système solaire, avec des planètes rocheuses dans la zone
habitable d’étoiles jumelles du Soleil, existent dans son
voisinage proche. C’est une étape clé dans la recherche de
preuves de l’existence de la vie, ailleurs que sur notre propre
planète.
In parallel, LAM is heavily involved in the preparation of
two other space missions for the European Space Agency.
CHEOPS (2017 launch), a small telescope which will
observe bright stars for which ground-based instruments
will have already detected a planet presence. The objective
here is to accurately measure the radius of a dozen
Neptune and Super-Earth type exoplanets in order to
determine their nature: rocky or gaseous. The second, and
far more ambitious mission, is PLATO (2024 launch).
This satellite will determine with certainty whether
planetary systems similar to our own solar system, with
rocky planets in the habitable zone of Sun twin stars,
exist in the close vicinity of the solar system. PLATO is
a key step in the search for evidence of life beyond our
own planet.
HERSCHEL
Révéler l’Univers froid / Revealing the cold Universe
La mission Herschel
The Herschel mission
La mission infrarouge Herschel de l’Agence
Spatiale Européenne a été lancée par la fusée
Ariane 5 le 14 mai 2009 depuis le centre spatial
guyanais de Kourou. Ce télescope spatial avait
pour objectif de révéler l’Univers froid dans un
domaine de longueur d’onde allant de 60 à
670 microns. Le télescope, refroidi à l’hélium,
a terminé ses observations le 29 avril 2013
en léguant à la communauté scientifique une
grande moisson de résultats.
The Herschel infrared telescope of the European
Space Agency was launched by the Ariane 5
rocket on May 14, 2009 from the Guiana Space
Center in Kourou. Herschel’s mission was to
revealed the cold Universe in a wavelength
range of 60 to 670 microns. The telescope was
cooled with helium and concluded its mission
on April 29, 2013, enriching the scientific
community with a great abundance of results.
Vue d’artiste du satellite Herschel
Arrière plan : Hubble Space
Telescope, NASA/ ESA/ STScI
Artist’s rendition of the Herschel
satellite. Background: Hubble Space
Telescope, NASA/ ESA/ STScI
© ESA / AOES Medialab
lam.fr
twitter.com/LAM_Marseille
www.facebook.com/UMR7326
HERSCHEL
Lancement des satellites Herschel et Planck à bord
d’une fusée Ariane le 14 mai 2009 depuis le centre
spatial de Kourou en Guyane.
Ariane 5 lift off with Herschel and Planck from ESA’s
Spaceport in Kourou, French Guiana – 14 May 2009
© ESA - Arianespace / Photo Vidéo CSG / JM Guillon
Les instruments embarqués à bord
du satellite Herschel
La satellite Herschel possède un miroir primaire de 3,5 m
de diamètre, le plus grand miroir construit à ce jour pour
l’astronomie spatiale. Trois instruments sont embarqués à son
bord: HIFI, un spectromètre à haute résolution dédié à l’étude
de la chimie de l’Univers ; PACS, une caméra de bolomètres pour
cartographier l’émission infrarouge des grains de poussière ; et
SPIRE, qui remplit les mêmes fonctions que PACS mais à de plus
grandes longueurs d’onde, dans l’infrarouge submillimétrique.
Le Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM) est l’un
des principaux laboratoires français impliqués dans la mission
Herschel avec le soutien du Centre National d’Etudes Spatiales
(CNES). La conception optique de l’instrument SPIRE ainsi que le
mécanisme de son spectrographe à transformée de Fourier ont
été une contribution importante du LAM, grâce au savoir-faire
des techniciens, ingénieurs et chercheurs du laboratoire. Cet
instrument a fourni des spectres de grande qualité, révélant
la nature du gaz et de la poussière dans des environnements
astrophysiques très variés. L’analyse scientifique des données
obtenues grâce au satellite Herschel se poursuit pour plusieurs
équipes d’astronomes du LAM.
RCW120: une région d’hydrogène
ionisé galactique abritant la
formation d’une étoile massive
sur son bord, vue par le satellite
Herschel (Image filtre Bleu:
émission PACS à 100 μm, filtre
Vert : émission PACS à 160 μm,
filtre Rouge: émission SPIRE à
250 μm).
RCW120: a Galactic ionized region
hosting the formation of a massive
star at its edges as seen by the
Herschel satellite (Blue: PACS 100
μm emission, Green: PACS 160 μm,
Red: SPIRE 250 μm).
© ESA / PACS & SPIRE Consortium,
LAM, HOBYS Key Programme Consortia
Les résultats majeurs
de la mission spatiale Herschel
Le satellite Herschel révèle un milieu interstellaire galactique
très structuré et organisé sous forme de filaments dans
lesquels des condensations donnent naissance à des étoiles
de toutes masses. À l’échelle extragalactique Herschel
lève le voile sur l’histoire de la formation stellaire sur plus
de 80 % de l’âge de l’Univers. Des galaxies de plus en
plus lumineuses dominent la formation stellaire lorsqu’on
remonte dans le temps. Certaines, parmi elles, apparaissent
déjà matures dans l’Univers très jeune.
The instruments on board
the Herschel satellite
The Herschel satellite has a 3.5 m diameter primary
mirror, the largest mirror ever built for spaceastronomy.
The three onboard instruments are : HIFI, a high
resolution spectrometer dedicated to the study of the
chemistry of the Universe, PACS, a bolometer camera
to map the infrared emission of dust grains and SPIRE,
which performs the same PACS functions but to longer
wavelengths in the submillimetric infrared.
The Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM) was
one of the major French laboratories involved in the
Herschel mission with the support of the Centre National
d’Etudes Spatiales (CNES). The optical design of the SPIRE
instrument and the mechanism of its Fourier transform
spectrometer were a major contribution from LAM,
thanks to the expertise of LAM technicians, engineers
and scientists. The SPIRE FTS instrument has provided
high-quality spectra, revealing the nature of the gas and
dust in varied astrophysical environments. The scientific
analysis of data obtained with the Herschel satellite
continues for many LAM astronomers.
Image de l’Univers lointain vu
par l’instrument SPIRE à board
d’Herschel. L’image contient des
milliers de galaxies, chaque point
de l’image est une galaxie.
View of the distant Universe from
the SPIRE instrument on board
Herschel. The image contains
thousands of galaxies; each dot in
the image is a galaxy.
© ESA/Herschel/SPIRE/HerMES Key
Programme
The major results of the Herschel
space mission
Herschel reveals a highly structured and organized
galactic interstellar medium in the form of filaments
in which condensations give rise to stars of all masses.
At extragalactic scales, Herschel unveils the history of
star formation over more than 80% of the age of the
Universe. More and more luminous dominate the star
formation when looking back in time. Among them some
already appear mature in the very young Universe.
EUCLID
Détecter et caractériser l’Energie sombre
Dectect and characterize the Dark Energy
Une mission Européenne pour
caractériser l’énergie sombre
A European mission to
understand dark energy
L’Univers est en phase d’expansion accélérée
sous l’effet d’une mystérieuse énergie, dite
sombre, dont on ne connait que peu de choses.
Comprendre la nature de cette énergie sombre
est un des enjeux majeurs de la physique
contemporaine.
The expansion of the Universe is accelerating
under the effects of a mysterious energy, know
as « dark energy », of which little is known.
Understanding the nature of Dark Energy is
one of the major challenges of contemporary
Physics.
Vue d’artiste du satellite Euclid en orbite
au point de Lagrange L2
An artist rendition of the Euclid satellite exploring
the dark Universe at the L2 Lagrange point
© ESA
twitter.com/LAM_Marseille
lam.fr
www.facebook.com/UMR7326
EUCLID
La mission
Euclid
Sélectionnée
par
l’ESA en 2011, la
mission Euclid sera le
projet principal de la
prochaine décennie
chargé d’étudier les
effets de l’énergie
sombre.
Euclid effectuera une
cartographie précise de la distribution des galaxies et des
grandes structures de l’Univers sur environ un tiers de la
voûte céleste (15000 degrés carrés).
L’énergie sombre peut être caractérisée en étudiant la
distribution de la matière dans l’Univers à différentes
époques. Euclid mesurera précisément cette distribution en
utilisant deux techniques complémentaires: le cisaillement
gravitationnel qui est un traceur de la déformation de
l’espace-temps induite par la présence de matière sombre
ainsi que la distribution 3D des galaxies. Euclid obtiendra
des images pour plus de 2 milliards de galaxies et mesurera
précisément leur distance pour plus de 50 millions d’entre
elles. Euclid réalisera la carte 3D de l’Univers la plus détaillée
jamais produite, jusqu’à 10 milliards d’années en arrière.
Technologie spatiale de haut niveau au LAM
Le concept de la mission Euclid repose sur un télescope de
1.2 m de diamètre équipé de 2 instruments (NISP et VIS). Le
NISP (« Near-Infrared Spectrograph and Photometer ») est
conçu pour détecter les signatures des éléments chimiques
dans les galaxies tels que l’hydrogène (raie H) afin de
déterminer précisément leur distance.
Le NISP est développé sous maîtrise d’œuvre du LAM pour
le Centre National d’Études Spatiales (CNES). Le LAM a
la responsabilité du design d’une importante partie de
l’instrument dont la structure mécanique et les éléments
dispersifs (“grisms”), de l’étude système et de l’assurance
produit de l’instrument, ainsi que de son assemblage et
de sa caractérisation finale en environnement spatial
dans les plateformes technologiques du LAM et le caisson
cryogénique ERIOS.
Cette figure indique le taux d’expansion de l’Univers
en fonction de son âge tel que mesuré actuellement
(points de mesures) sous l’effet de l’énergie noire: en
cartographiant précisément la matière dans l’Univers
jusqu’à 10 milliards d’années dans le passé, Euclid
affinera considérablement la précision de ces mesures.
The figure shows the expansion rate of the Universe
as a function of its age induced by dark energy from
current measurements. In mapping precisely the matter
content in the Universe looking back in time10 billion
years, Euclid will considerably improve the accuracy of
these measurements.
© LBNL / BOSS team
The Euclid mission
Selected by ESA in 2011, the Euclid survey telescope
will observe 15000 square degrees of the sky, the most
powerful experiment dedicated to Dark Energy in the
next decade.
Dark Energy can be measured from the distribution of
galaxies in space at different epochs along the life of the
Universe, and by measuring deformations of space-time
produced by gravitational lensing. Euclid will obtain
images of more than 2 billion galaxies, and measure de
distance of more than 50 million of them to obtain the
most detailed 3D map of the universe ever produced,
looking back in time about 10 billion years.
High level space technology
developed at LAM
The Euclid concept is based on a 1.2 m telescope with
2 instruments: NISP and VIS. NISP, the Near-Infrared
Spectrograph and Photometer, is designed to follow
the signatures of chemical elements like hydrogen (the
H line) in galaxies to infer their distance.
NISP is developed under the leadership of LAM with
CNES. LAM is responsible for the design of a major part
of the instrument including the mechanical structure and
grisms, system study and instrument product assurance,
as well as its assembly and final characterisation in
a spatial environment within LAM’s technology
facilities and ERIOS cryogenic chamber.
Concept mécanique de
l’instrument NISP développé
au LAM pour le CNES.
The NISP instrument
developed under the
leadership of LAM and CNES
© LAM
Grands sondages de galaxies
Large galaxy surveys
Quelles sont les origines des galaxies et de
l’expansion accélérée de l’Univers ?
What is the origin of galaxies and of
the accelerated expansion of the Universe?
Comment se sont formées les galaxies comme
la nôtre, la Voie Lactée ? Plus de 13 milliards
d’années d’évolution ont façonné des galaxies
spirales et elliptiques habitant le réseau des
grandes structures filamentaires de l’Univers.
Quelle est la nature des mystérieuses matière
et énergie sombres qui représentent plus de
95% du contenu énergie-matière de l’Univers ?
Comprendre les mécanismes et lois physiques
de cette évolution fait partie des grandes
questions de l’astrophysique de ce début de
21ème siècle.
How did galaxies like our Milky Way form?
More than 13 billion years of evolution shaped
spiral and elliptical galaxies in the network
of large scale filamentary structures in the
Universe. What are the mysterious dark matter
and dark energy, representing more than 95%
of the energy-matter content of the Universe?
Understanding the physical processes and
laws driving this evolution is one of the main
questions of astrophysics today.
3600Å
9350Å
Z=6 Ly-limit Ly Ly
13 MdA
Z=5
12.6
Z=4
12.2
Z=3
11.6
6000 spectres à la fois ! La figure représente plus de
6000 spectres de galaxies lointaines, un par ligne, allant
de 360 nm (gauche) à 935 nm (droite). Ces spectres ont
été acquis avec l’instrument VIMOS sur le télescope VLT
de l’ESO au Chili.
Malgré le très grand éloignement de ces galaxies, correspondant à un retour en arrière entre 10 et 13 milliards
d’années dans le passé (échelle à droite), il est possible
d’identifier les signatures d’un grand nombre d’éléments
chimiques, annotés en bas de l’image. Ces signatures
sont progressivement décalées vers le rouge (à droite de
l’image) en fonction de leur distance (échelle de gauche)
à cause de l’expansion de l’Univers. L’étude statistique de
ces spectres nous renseigne sur l’évolution des galaxies
au cours de l’âge de l’Univers.
© Equipe VUDS/ESO
6000 spectra at a glance. More than 6000 spectra of
distant galaxies are represented on this figure, one per
line, from 360 nm (left) to 935 nm (right). These spectra
have been recorded with the VIMOS instrument on the
ESO VLT telescope in Chile.
10
Z=2
Ly OI
Fell
CIV
Fell
Mgll
L’instrument VIMOS installé sur
un des quatre télescopes de
8 mètres de diamètre du VLT
de l’ESO au Chili.
The spectra exhibit specific features, mostly in absorption,
some of them indicated at the bottom of the figure. The
vertical scale on the right represents the lookback time
and the vertical scale on the left represents the redshift.
The higher the lookback time, the higher the redshift.
The statistical study of the galaxy spectra and of their
signatures allows astronomers to study the evolution of
galaxies throughout cosmic times.
© VUDS Team/ESO
© ESO
The VIMOS instrument
installed on one of the four
8-m telescopes of the ESO VLT
located in Chile.
lam.fr
© ESO
twitter.com/LAM_Marseille
www.facebook.com/UMR7326
Grands sondages de galaxies / Large galactic surveys
Deux cônes d’Univers montrant environ 55000 galaxies obtenues
avec l’instrument VIMOS. Les galaxies le long de l’axe des cônes
(direction d’observation) sont vues lorsque l’Univers avait entre
6 et 9 milliards d’années, soit environ la moitié de son âge actuel.
La structure de la toile cosmique apparait très clairement.
© VIPERS
Two cones of the Universe, showing 55,000 galaxies as observed
with the VIMOS instrument. The galaxies along the cone axes (line
of sight) are seen when the Universe was between 6 and 9 billion
years old, i.e. approximately half of its current age. The structure of
the cosmic web is clearly visible. © VIPERS
Sonder les populations de galaxies pour
tracer leur histoire et le contenu de l’Univers
Le LAM est un centre d’expertise international dans la
conduite de grands relevés spectroscopiques 3D de l’Univers
lointain. Des dizaines de milliers de galaxies - et bientôt
des millions – sont cartographiées depuis leur formation
après le Big-Bang. L’analyse des propriétés (luminosités,
masses,…) à différentes époques permet d’en déduire les
lois d’évolution : histoire de la formation d’étoiles et des
trous noirs massifs, assemblage de la masse en interaction
avec l’environnement. La distribution des galaxies dans les
grandes structures hiérarchiques permet une cosmologie
de précision en déterminant les paramètres fondamentaux
qui régissent l’évolution de l’Univers.
Surveying galaxy populations to trace their
history and the content of the universe
LAM is a world-renowned center of expertise in large
3D spectroscopic surveys of the distant universe. The
distribution of tens of thousands of galaxies, soon
millions, is mapped since their formation after the Big
Bang. Evolution laws are derived from the analysis of
their properties (luminosities, masses …) at different
epochs: history of stars and black holes formation,
mass assembly in interaction with the environment.
The distribution of galaxies in large scale structures
leads to precision cosmology in determining the
fundamental parameters describing the evolution of
the Universe.
Détail d’une image
spectroscopique faite
avec l’instrument VIMOS.
Chaque bande verticale
est un spectre d’une petite
région du ciel centrée sur
une galaxie. Les spectres
des galaxies sont les faibles
lignes verticales présents
dans la plupart des bandes
verticales.
© LAM, ESO
Image d’une région du ciel du relevé profond du ”Canada-FranceHawaii Telescope Legacy Survey” (CFHTLS). De nombreux sondages
spectroscopiques ont été menés en sélectionnant les galaxies dans le
relevé CFHTLS. © CFHT
Image of a region of the deep ”Canada-France-Hawaii Telescope
Legacy Survey” (CFHTLS). Several spectroscopic surveys have been
carried out by selecting galaxies from the CFHTLS imaging survey.
© CFHT
Instrumentation de haute technologie
L’instrumentation dédiée, des spectrographes multi-objets
(plusieurs centaines de galaxies observées à la fois), est
conçue et développée par ou avec le LAM, au sein de
grandes collaborations internationales. Le LAM a développé
l’instrument VIMOS pour un des télescopes de 8 m de
diamètre du VLT de l’ESO, il collabore au développement
des instruments PFS/SuMIRe et DESI avec des partenaires
prestigieux (IPMU/Japon; Universités américaines Berkeley,
Caltech, Johns Hopkins, Princeton; JPL, etc.). Le LAM
est maître d’œuvre du NISP, l’imageur et spectrographe
infrarouge de la mission spatiale Euclid de l’ESA qui
réalisera plus de 50 millions de spectres de galaxies. Les
données de ces relevés sont mises à disposition au travers
du centre de données CeSAM du LAM.
Detail of a small portion
of a typical VIMOS spectroscopic image. Each vertical band is a
spectrum of a small region of the sky, centered on a galaxy. The
galaxy spectrum is visible as a faint narrow vertical line within
the vast majority of vertical bands.
© LAM, ESO
High-tech instrumentation
The dedicated instrumentation for surveys, multi-object
spectrographs observing hundreds of galaxies at once,
is developed by or with LAM, in large international
collaborations. LAM developed the VIMOS instrument
for one of the 8 m telescopes of the ESO-VLT, it
collaborates on the development of the the PFS-SUMIRE
and DESI instruments with prestigious partners (IPMU/
Japan; US universities Berkeley, Caltech, Johns Hopkins,
Princeton; JPL, etc.). LAM is leading the development of
NISP, the near infrared imaging spectrograph for the
ESA space mission Euclid which will observe 50 million
galaxy spectra. Data from these surveys are made
available by the CeSAM data center at LAM.
Le Télescope Géant Européen
The European Extremely Large Telescope (E-ELT)
Présentation
General presentation
La construction de télescopes géants de 20 à
40 mètres de diamètre est depuis une décennie le
rêve des astronomes du monde entier. Ces géants
sont un passage obligé dans notre quête pour
comprendre l’Univers dans lequel nous vivons.
L’Observatoire Européen Austral (ESO) porte un
projet de télescope géant de 39 m de diamètre,
combinant une surface collectrice considérable et
une qualité d’image d’une exceptionnelle finesse
grâce à l’utilisation de l’optique adaptative. Ce
télescope géant permettra un gain en sensibilité
spectaculaire qui permettra d’ouvrir une nouvelle
fenêtre sur l’Univers.
The construction of giant telescopes from
20 to 40 meters in diameter has been
astronomers dream over the last decade.
These giant telescopes are ‘the next step
in mankind’s quest for the Universe’. The
European Southern Observatory (ESO)
has settled on a nominal 39 m aperture
telescope, combining huge collecting power
and exquisite image quality by taking
advantage of its fully integrated adaptive
optics, which will provide a spectacular gain
in sensitivity and will open new windows on
the Universe.
Vue d’artiste du futur télescope géant européen de 39m
(E-ELT) et de sa coupole.
Artist’s impression of the future 39-meter-class European
Extremely Large Telescope (E-ELT) in its enclosure.
© ESO
lam.fr
twitter.com/LAM_Marseille
www.facebook.com/UMR7326
E-ELT
Polissage sous contraintes d’un prototype de segment pour le
miroir primaire de l’E-ELT
Stress polishing of a E-ELT primary mirror segment prototype at LAM
© LAM/CNRS_photothèque
Missions and Scientific Objectives
Missions et Objectifs Scientifiques
Grâce à l’ESO et au Very Large Telescope (VLT) installé dans
le désert d’Atacama au Chili, les Européens sont aujourd’hui
à la pointe de l’astronomie sol dans le monde dans les
domaines de longueurs d’ondes visible et infrarouge. Partout en
Europe, astronomes, ingénieurs et techniciens sont aujourd’hui
fortement mobilisés pour la conception et la construction du
futur E-ELT et de son instrumentation.
L’E-ELT sera la prochaine étape dans la quête de la vie
extraterrestre en permettant l’observation directe de planètes
orbitant autour d’autres étoiles ; il permettra de comprendre
la formation et l’évolution des galaxies en distinguant
individuellement leurs étoiles ; il contraindra de manière forte
la détermination des paramètres cosmologiques de l’Univers ;
il permettra de tester les théories de physique fondamentale à
l’échelle du temps cosmique ; il observera les premières galaxies
formées dans l’Univers primordial et étudiera les processus
physiques qui ont amené ces proto-galaxies aux galaxies telles
que nous les observons aujourd’hui. En bref, l’E-ELT contribuera
à notre quête des Origines.
Today Europe leads ground-based optical and infrared
astronomy with the Very Large Telescope, ESO’s flagship
Observatory. All across Europe astronomers, engineers
and technicians are preparing for the construction of the
E-ELT and its instrumentation.
The E-ELT will be the next step in the discovery of
extraterrestrial life by enabling the direct observation of
planets orbiting stars other than the Sun.
It will allow for the understanding of the formation and
evolution history of galaxies by resolving their individual
stars. It will firmly establish the cosmological parameters
of the Universe. It will test fundamental physics over
cosmic time. It will observe the first galaxies formed in
the early Universe and study the physical processes that
shaped these proto-galaxies into galaxies as we see them
today. The E-ELT is about Origins.
Participation du LAM
Le LAM est fortement impliqué dans les études liées à l’E-ELT.
Grâce à sa plateforme technologique POLARIS, le LAM développe
pour l’ESO, en collaboration avec l’industriel Thales-SESO, une
méthode de polissage dite « sous-contraintes » qui permettra
la fabrication rapide et à moindre coût des 1000 segments de
1.5 m de diamètre qui constitueront le miroir primaire de l’E-ELT.
Le LAM est aujourd’hui un des partenaires de l’instrument de
première lumière HARMONI et se prépare à répondre à un
appel d’offre pour un spectrographe multi-objets (ELT-MOS),
après avoir piloté deux des trois études de phase A de ce
type d’instruments. Le LAM continue également à mener
des actions de R&D pour l’E-ELT en optique adaptative et en
imagerie à haut contraste.
Schéma d’un
concept de
spectrographe
multi-objets
(ELT-MOS)
pour l’E-ELT.
Conceptual design
of a multi-object
spectrograph (MOS)
for the E-ELT
© EAGLE consortium
Schéma de l’instrument de première lumière E-ELT HARMONI
Design of the HARMONI E-ELT first light instrument
© HARMONI consortium
LAM participation
LAM is heavily involved in the design studies for the
E-ELT.
Benefiting from to its POLARIS technical facility, LAM is
developing, under ESO contract and in close collaboration
with the industrial partner Thales-SESO, the so-called
"stress polishing» technique that will enable the cost and
time effective production of one-thousand, 1.5-meter
diameter, segments of the E-ELT primary mirror.
LAM is a partner of the first light HARMONI instrument
and stands ready to bid in response to a call for a
multi-object spectrograph (ELT-MOS), after leading 2 of
the 3 MOS phase A studies. LAM continues an active R&D
program in relation to the E-ELT, in particular in adaptive
optics and high contrast imaging.
CeSAM
Centre de donnéeS Astrophysiques de Marseille /
Astrophysical Data Center of Marseille
Le CeSAM est un centre de données européen
qui propose des solutions matérielles, logicielles
et algorithmiques en soutien à la préparation et
à l’exploitation scientifique des grands projets de
l’astrophysique depuis le sol et spatiale. Le CeSAM
a acquis son expertise très diversifiée et de rang
international au travers des projets développés au
Laboratoire d’Astrophysique de Marseille : VIMOS,
GALEX, SOHO, CoRoT, Herschel,
Rosetta. Le CeSAM prépare les
grands projets de demain auxquels
le LAM participe : Euclid, CHEOPS,
PLATO, SVOM, PFS-SUMIRE.
CeSAM is a European data center that provides
hardware, software and algorithm products
in support of the preparation and scientific
operations for the large ground-based and space
astrophysical projects.
CeSAM has acquired very broad, world-class,
expertise through the projects developed at the
Laboratoire d’Astrophysique de Marseille : VIMOS,
GALEX, SOHO, CoRoT, Herschel,
Rosetta. CeSAM is preparing for
tomorrow’s largest projects LAM
is taking part of : Euclid, CHEOPS,
PLATO, SVOM, PFS-SUMIRE.
cesam.lam.fr
© Lam
lam.fr
twitter.com/LAM_Marseille
www.facebook.com/UMR7326
CeSAM
© L am
Le CeSAM conçoit et déploie des infrastructures matérielles
pour le développement logiciel, de production et d’opérations
des projets ; il est responsable de l’élaboration, du
développement et de la validation de chaînes de traitement
de données astrophysiques (pipelines) ; il assure la création
et le déploiement de systèmes d’informations compatibles
avec l’Observatoire Virtuel pour la mise à disposition
de données astrophysiques ; il propose des solutions
algorithmiques et informatiques en traitement du signal et
des images ; il réalise des codes de simulations numériques
et gère les opérations d’optimisation et de parallélisation des
codes de calcul lourd.
CeSAM designs and deploys hardware infrastructures for
software development, production and project operations;
CeSAM is responsible for the design, the development and
the validation of astrophysical data reduction pipelines;
it guarantees the production and deployment of information
systems fully compatible with Virtual Observatory for
astrophysical data release; CeSAM provides algorithm
and software solutions in signal and image processing;
it produces source code for numerical simulations and
manages optimization and parallel computing for large
simulation code.
Capture d’écran d’un logiciel de visualisation 3D
Screenshot of a 3D visualization tool - © LAM
Le CeSAM héberge la majorité des Services d’Observation
proposés par le LAM au sein de l’Observatoire des Sciences de
l’Univers Institut Pythéas, par exemple pour la préparation et
l’exploitation des missions Euclid, PLATO, CHEOPS, Rosetta,
etc. Il est labellisé Centre d’expertise par l’Institut National
des Sciences de l’Univers du CNRS. Il propose un soutien
aux utilsateurs en traitement et analyse des données
spectroscopiques multi-objets. Le CeSAM héberge et
maintient de nombreux outils d’analyse scientifique comme
Le Phare, CIGALE, Lenstool, etc.
CeSAM hosts most of the Observation Services offered
by LAM within the Observatoire des Sciences de l’Univers
Institut Pythéas, for instance, for the preparation and
operation for the Euclid, PLATO, CHEOPS, and Rosetta
missions. CeSAM is an official Center of expertise for
the Institut National des Sciences de l’Univers du CNRS.
It provides user support for multi-object spectroscopy
data reduction and analysis. CeSAM hosts and maintains
various tools for scientific analysis such as Le Phare,
CIGALE, Lenstool, etc.
Le CeSAM en chiffres :
• 50 To de données analysées et mises à disposition
dans plus de 25 projets internationaux
• une gestion de plus de 380 millions d’objets et
évènements célestes
• plus de 1000 visites et 200 téléchargements de
logiciels scientifiques par mois
CeSAM in figures:
• 50 TB of data analyzed and released for more than
25 international projects
• management of more than 380 million celestial
objects and events
• more than 1,000 visits and 200 scientific software
downloads per month
Interface d’interrogation de la base de données CoRoT
CoRoT database user’s interface - © LAM
DISS
Département Instrumentation Sol et Spatial
Ground-based and Space Instrumentation Department
Le Département Instrumentation Sol et Spatial
(DISS), organisé en quatre services techniques
(Optique, Mécanique, Essais et Logistique) et un
groupe de support transverse incluant la Qualité,
conduit la réalisation des projets instrumentaux
du laboratoire.
Le DISS est dimensionné pour un support
maximum aux phases de conception, puis
d’assemblage, intégration, de tests/vérification
(AIT/V), en s’appuyant notamment sur les
plateformes techniques du LAM. La réalisation
elle-même est largement confiée aux industriels,
mais le DISS conserve une capacité de réalisation
et d’ajustement de haut niveau, essentielle pour
les étapes de réglage final des instruments.
The Ground-based and Space Instrumentation
Department (DISS) is organized around four
technical engineering departments (Optics,
Mechanics, Testing & Space Qualification and
Logistics) as well as a transverse support group
including Quality. The department manages
and is responsible for the development of LAM
instrumentation projects.
The DISS is structured to first focus on the design
phases, and then assembly, integration, tests/
verification (AIT/V) by taking advantage of LAM
technology facilities. The manufacturing phase
is principally sub-contracted to industry, even
though LAM maintains an expertise in fabrication
and high-precision adjustment, which is critical
for the instrument late stages of fine tuning.
Alignement des optiques de l’instrument SPHERE - IRDIS
en salle ISO7 du LAM. © LAM
Optical alignment for SPHERE - IRDIS
in LAM ISO7 clean room. © LAM
Modèle de la structure de l’instrument
EUCLID-NISP Concept mécanique de l’instrument
NISP développé au LAM pour le CNES. © LAM
The NISP instrument developed under the
leadership of LAM and CNES. © LAM
lam.fr
twitter.com/LAM_Marseille
www.facebook.com/UMR7326
DISS
Le DISS réunit les compétences de :
• Management de projet sol ou spatial
• Qualité : qualité et assurance produit
• Système : définitions, architecture, vérification,
validation des performances, etc.
• Optique : R&T, conception, suivi de sous-traitance,
alignements, étalonnages, etc.
• Mécanique : R&T, conception mécano-thermique, suivi
de sous-traitance et fabrication de sous-systèmes,
métrologie, intégrations, etc.
• Essais : vibrations, vide, thermique, développement de
moyens d’essais spécifiques, etc.
• Logistique : fonctionnement plateformes, sécurité, etc.
Étude optique pour l’instrument PFS SUMIRE.
Optical design for the PFS-SUMIRE spectrograph © LAM
Les projets du DISS en cours (2014-2019) sont :
• EUCLID-NISP : Le LAM est maitre d’œuvre du spectrographe grand champ
proche infrarouge NISP de la mission ESA EUCLID du programme COSMIC
VISION. Le LAM pilote le consortium européen avec le support du CNES
et est responsable de la structure du NISP, des optiques de dispersion
ainsi que de la mécanique du plan focal. L’AIT du NISP s’effectuera au
LAM en utilisant le nouveau caisson thermique ERIOS.
• FIREBALL : Mission ballon en collaboration avec le CNES, CALTECH/JPL,
Columbia University pour l’étude du milieu intergalactique chaud. Le LAM
fournit en particulier le spectrographe UV pour cet instrument qui sera
intégré et testé au LAM (vol prévu en 2015).
• SVOM-MXT : Le LAM a livré des études préliminaires pour l’instrument
X (0.3 keV à 6.0 keV) à champ étroit. Cette mission sino-française
(CNSA/CNES) entre dans sa phase d’étude détaillée.
• PFS-SUMIRE : Projet international (IPMU Tokyo, Caltech, Princeton
Univ., Johns Hopkins Univ., LNA Brazil, ASIAA Taiwan) de spectrographes
multi-objets fibrés installé au télescope SUBARU à Hawaii. Le LAM
assemble, intègre, teste et vérifie les 4 modules des spectrographes
visibles et infrarouge (0,3 – 1,25 µm).
• E-ELT HARMONI : Le LAM, en partenariat avec l’ONERA, contribue à la
définition et à la réalisation de cet instrument pour le futur télescope
géant E-ELT de 39 m de l’ESO et fournit notamment le système
d’optique adaptive.
• E-ELT MOSAIC : Le LAM collabore à la définition de ce spectroimageur multi-objets pour l’E-ELT. MOSAIC sera intégré, testé et vérifié
au LAM.
• Le LAM participe également, grâce au support des services techniques
mutualisés de l’OSU Institut Pythéas, aux projets internationaux
MS-DESI (avec UC Berkeley, DOE-USA, CEA, etc.) et SPIROU pour le
télescope CFHT (CNRS-INSU).
The DISS department provides expertise in :
• Project Management (ground or space)
• Quality: product quality and product assurance
• Systems: definitions, architecture, verification,
performance validation, etc.
• Optics: R&T, design, alignments, calibrations, etc.
• Mechanics: R&T, thermal-mechanical design,
manufacture, metrology, integrations, etc.
• Space testing: vibration testing, vacuum and thermal
testing, ground support equipment development, etc.
• Logistics: facility operations, security, etc.
Camera NAC de ROSETTA lors de son intégration finale.
ROSETTA OSIRIS NAC camera during final integration. © MPS/LAM
Current DISS projects (2014-2019) are :
• EUCLID-NISP: LAM is leading the development of the wide field near
infrared spectrograph (NISP) of the Euclid mission for the ESA Cosmic
Vision programme. LAM, with CNES support, manages the NISP European
consortium and is responsible for the NISP structure, the dispersion
optics as well as the mechanics for the focal plane. NISP AIT will take
place at LAM using the new ERIOS thermal vacuum chamber.
• FIREBALL: Balloon mission in collaboration with CNES, CALTECH/JPL,
Columbia University for the study of the hot intergalactic medium. LAM
delivers the UV spectrograph for this instrument that will be integrated
and tested at LAM (launch scheduled for 2015).
• SVOM-MXT: LAM delivered preliminary design studies for this
narrow-field X-ray instrument (0.3 keV à 6.0 keV). This Franco-Chinese
mission (CNSA/CNES) is starting its detailed design phase.
• PFS-SUMIRE: International project (IPMU Tokyo, Caltech, Princeton
Univ., Johns Hopkins Univ., LNA Brazil, ASIAA Taiwan) of fiber-fed
multi-object Spectrographs for the SUBARU telescope (Hawaii). LAM
assembles, integrates, tests and validates the 4 visible and near-infrared
spectrograph modules (0,3 – 1,25 μm).
• E-ELT HARMONI: LAM partners with ONERA to participe in the
specification and development of this instrument for the future giant
39-m diameter E-ELT ESO telescope. LAM provides the adaptive optics
system.
• E-ELT MOSAIC: LAM participates in the development of this
multi-object spectro-imager for the E-ELT. MOSAIC will be integrated,
tested and verified at LAM.
• In addition, LAM partners with technicians and engineers from OSU
Institut Pythéas, to participate in international projects like MS-DESI
(UC Berkeley, DOE-USA, CEA, etc.) and SPIROU for the CFHT telescope
(CNRS-INSU).
Recherche Technologique et Valorisation
Research and Technology Transfer
Recherche et Développements
Technological Research
La recherche technologique pour l’instrumentation astrophysique est l’une des trois
thématiques scientifiques principales du
laboratoire. Elle permet aux scientifiques et
ingénieurs de préparer la future instrumentation
sol et spatiale. A côté de ces activités amont,
de nombreux développements sont également
menés dans le cadre des grands projets auxquels
le laboratoire participe, principalement autour
de systèmes optiques et mécaniques spécialisés.
Technological research for astrophysical
instrumentation is one of the three main
scientific themes of LAM. It allows scientists
and engineers to prepare the future groundand space-instrumentation.
In addition to these advanced activities, various
technological developments are also pursued in
the framework of large astronomical projects,
mainly on specialized optical and mechanical
systems.
MADRAS : Modes de déformation /
Deformation modes
Miroir actif spatial MADRAS / Active Space mirror
© LAM/Thales-Alenia-Space
© LAM/Thales-Alenia-Space
Scientifiques et ingénieurs travaillent à l’amélioration
des performances de l’instrumentation astronomique
par le développement de nouveaux concepts et une
recherche technologique de pointe.
Le savoir-faire du laboratoire est
mondialement reconnu dans de nombreux
domaines notamment en :
• Fabrication optique innovante,
• Optique active et adaptative,
• Coronographie et imagerie haute dynamique,
• Instrumentation micro-composants (MOEMS),
• Techniques spectrographiques,
• Contrôleurs et détecteurs,
• Systèmes mécaniques cryogéniques, etc…
Modes de
n modes
formatio
on / De
déformati
twitter.com/LAM_Marseille
Researchers and engineers are working on the
improvement of astronomical instrumentation by
developing new concepts and forefront technological
research.
LAM’s know-how in numerous domains is
renowned worldwide, including:
• Innovative optical fabrication,
• Active and adaptive optics,
• Coronagraphy, and high contrast imaging,
• Micro-components (MOEMS) based
instrumentation,
• Spectrography techniques,
• Detectors and controllers,
• Cryogenic mechanical systems, etc…
- © LAM
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lam.fr
Recherche Technologique et Valorisation / Research and Technology
VLT SPHERE : Miroirs toriques /
Toric mirrors
© LAM/SPHERE consortium
SPHERE TM3 : Polissage sous
contrainte / Stress polishing
Test de composants MOEMS en vide cryogénique /
Cryo-vacuum test of MOEMS components
© LAM
© LAM / CNRS_ photothèque
Valorisation
L’une des missions importantes du laboratoire est la
valorisation via le dépôt de brevets, la cession de licences
ou la création de jeunes entreprises innovantes, et le
transfert technologique vers d’autres domaines applicatifs
des développements menés dans le cadre des programmes
de recherche du LAM. Le laboratoire s’appuie pour cela sur
le pôle de compétitivité OPTITEC, l’institut Carnot STAR et
la SATT Sud-Est.
Technology Transfer
One of the principal missions of LAM is research transfer,
via patents registration and licensing, or the creation
of spin-off innovative enterprises, and the technology
transfer to other domains of the developments pursued
in the framework of our research programs. For this
transfer, LAM relies on the competitiveness cluster
OPTITEC, the Carnot Institute STAR and the SATT
technology transfer agency.
Test de composants MOEMS en vide cryogénique /
Cryo-vacuum test of MOEMS componants
© LAM / CNRS_ photothèque
Micro-fentes
programmables / MOEMS
programmable slits
© LAM / EPFL
Brevets
Depuis 2006 huit brevets, directement issus des activités de
R&D (fabrication optique, optique active, micro-composants,
spectrographie, détecteurs, système opto-mécanique
cryogénique, etc.), ont été déposés par le laboratoire, pour
la plupart avec des industriels du domaine (Thales, ThalesSESO, Winlight Optics, etc..).
First Light Imaging
Fondée en 2011 par des ingénieurs du laboratoire,
à partir de développements menés pour les
futurs systèmes d’optique adaptative dans
le cadre du 6ème PCRD Européen, cette jeune
entreprise est spécialisée dans les caméras
rapides à très faible flux et à très faible bruit de
lecture. Elle a reçu depuis de nombreux prix de
l’innovation et emploie aujourd’hui six personnes
pour un chiffre d’affaire de 1,5M€ en 2013.
Caméra rapide OCAM² : faible flux / faible bruit
OCAM² low flux/ low noise fast camera
© First Light Imaging
Patents
Since 2006 eight patents, directly issued from R&D
activities (optical manufacturing, active optics,
micro-components, spectrograph, detectors and
cryogenic opto-mechanical systems), have been
registered, mainly in co-ownership with industries
(Thales, Thales-SESO, Winlight Optics, etc..).
First Light Imaging
Founded in 2011 by LAM engineers from developments
pursued in the framework of the European FP6 for the
next generation of adaptive optics systems, this young
company is specialized in fast low-flux and low-noise
cameras. It received many innovation awards and today
employs 6 persons with a revenue of 1,5M€ in 2013.
Caisson ERIOS - © LAM
LAM is a joint resarch unit (UMR7326) of Aix Marseille University (AMU) and CNRS,
within the Pythéas Institute for Astronomy and Earth Sciences. LAM is a member of
the OCEVU and FOCUS Labex, as well as Carnot STAR Institute.
Technopôle Château Gombert - 38, rue Frédéric Joliot Curie - 13388 Marseille cedex 13
Tél : +33 4 91 05 59 00 - [email protected] - lam.fr
twitter.com/LAM_Marseille - facebook.com/UMR7326 - linkedin
© LAM
© LAM/ESA
© LAM
© LAM
Le LAM est une unité mixte de recherche de l’Université Aix-Marseille (AMU) et du
CNRS (UMR7326), au sein de l’Observatoire des Sciences de l’Univers (OSU) Institut
Pythéas. Le LAM est membre des Labex OCEVU et FOCUS et de l’Institut Carnot STAR.