projets spatiaux pour l exploration de la mati re noire et de l nergie noire n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Projets spatiaux pour l’exploration de la matière noire et de l’énergie noire PowerPoint Presentation
Download Presentation
Projets spatiaux pour l’exploration de la matière noire et de l’énergie noire

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 38

Projets spatiaux pour l’exploration de la matière noire et de l’énergie noire - PowerPoint PPT Presentation


  • 87 Views
  • Uploaded on

Projets spatiaux pour l’exploration de la matière noire et de l’énergie noire. Introduction. Paramètres cosmologiques Approches et méthodes observationnelles Projets spatiaux : SNAP/JDEM, DUNE Electronique intégrée pour un grand imageur spatial. ‘Paramètres cosmologiques’.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Projets spatiaux pour l’exploration de la matière noire et de l’énergie noire' - barclay-sykes


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
projets spatiaux pour l exploration de la mati re noire et de l nergie noire

Projets spatiaux pour l’exploration de la matière noire et de l’énergie noire

Claire Juramy - LPNHE Paris

introduction
Introduction
  • Paramètres cosmologiques
  • Approches et méthodes observationnelles
  • Projets spatiaux : SNAP/JDEM, DUNE
  • Electronique intégrée pour un grand imageur spatial

Claire Juramy - LPNHE Paris

param tres cosmologiques
‘Paramètres cosmologiques’
  • Relativité Générale
  • Hypothèse cosmologique : univers homogène, isotrope
  • Expansion de l’Univers (équation de Friedman) :

H : taux d’expansion (‘constante de Hubble’ H0 à t0)

  • : constante cosmologique

k : courbure : -1 (ouvert), = 0 (plat), +1 (fermé)

X : densités réduites (/ H02)

Claire Juramy - LPNHE Paris

energie noire
Energie noire

Deuxième équation de Friedman :

‘Equation d’état’ de l’énergie noire :

Densité :

  • ‘Constante cosmologique’ : w = -1, w’(z) = 0
  • Champ scalaire dépendant du temps : w’(z)  0
  • Autres modèles : prédictions sur w et w’(z)

Claire Juramy - LPNHE Paris

distances et densit s
Distances et densités
  • Décalage spectral z : 1 + z = obs / em = R0 / R
  • Mesures de distance :
    • Diamètre angulaire : dA = Dréel / app
    • Mouvement propre : dM = vtransverse / ’app
    • Distance de luminosité : dL = (Lréel/4Fmes)1/2
  • Densité comobile d’objets

Claire Juramy - LPNHE Paris

mesures cosmologiques
Mesures cosmologiques
  • Sensibilité de dL(z) aux paramètres cosmologiques

Claire Juramy - LPNHE Paris

outils d exploration
Outils d’exploration
  • Supernovae de type Ia
  • Rayonnement de fond cosmologique (CMB)
  • Cisaillement gravitationnel (‘Cosmic Shear’ ou ‘Weak Lensing’)
  • Amas de galaxies (‘clusters’)
  • Oscillations baryoniques dans le spectre de puissance des galaxies

Claire Juramy - LPNHE Paris

supernovae de type ia
Supernovae de type Ia
  • Très lumineuses, de durée limitée (2 mois)
  • Chandelles étalonnables : courbes de lumière, relation luminosité réelle / temps de montée
  • Décalage spectral z : spectrométrie, galaxie hôte
  • Distance de luminosité : dL(z)

Claire Juramy - LPNHE Paris

le cmb
Le CMB
  • Rayonnement de fond cosmologique : 2.74 K
  • Anisotropies ~10-5 : inhomogénéités à la recombinaison

(WMAP Science Team)

Couleurs : + 200 µK

Claire Juramy - LPNHE Paris

le cmb1
Le CMB
  • Spectre de puissance des anisotropies
  • Mesure de distance angulaire (‘pic acoustique’)
  • Datation (z) par le refroidissement
  • Mesure de la courbure

WMAP (1 an d’intégration)

Claire Juramy - LPNHE Paris

le cmb2
Le CMB
  • Autres paramètres : dégénérescences
  • Prochaine génération de satellite : PLANCK

Hu et Dodelson (2002)

Claire Juramy - LPNHE Paris

formation des structures
Formation des structures

Simulation par Stéphane Colombi (IAP)

Claire Juramy - LPNHE Paris

weak lensing
‘Weak Lensing’
  • Mesure de la distorsion moyenne des galaxies (grossissement et 2 paramètres de cisaillement)

Claire Juramy - LPNHE Paris

weak lensing1
‘Weak Lensing’
  • Corrélation spatiale du cisaillement des images de galaxies  ‘spectre de puissance de la matière’

Claire Juramy - LPNHE Paris

weak lensing2
‘Weak Lensing’
  • P(s)  H04M2
  • Autres paramètres : dépendance par les distances, modèle de croissance des structures

Claire Juramy - LPNHE Paris

diagramme de concordance
Diagramme de concordance

Claire Juramy - LPNHE Paris

snls au cfht
SNLS au CFHT
  • Durée prévue : 5 ans
  • CFHT :  3.6 m (1979)
  • Megacam (DAPNIA) : 1 deg2 , 42 CCD 2k*4K, 328 Mpixel

Claire Juramy - LPNHE Paris

snls au cfht1
SNLS au CFHT
  • Exploration répétée sur 4 champs dans 5 filtres
  • Multiplexage : acquisition des courbes de lumière en parallèle (au moins 5 SNe par image)

Claire Juramy - LPNHE Paris

snls spectrom trie

Type Ia, z = 0.93, VLT

SNLS : spectrométrie
  • Identification / Confirmation spectrométrique : télescopes de 8 m à 10 m (VLT, Keck, …)

Claire Juramy - LPNHE Paris

snls r sultats r cents
SNLS : résultats récents
  • Diagramme : 46 Supernovae de SNLS de z = 0.2 à 0.95 + Supernovae historiques de Calan/Tololo

Claire Juramy - LPNHE Paris

snifs supernovae proches
SNIFS : supernovae proches
  • Physique des supernovae Ia, étude de la diversité
  • Mesures dans le flot de Hubble à bas z (< 0.08)

Claire Juramy - LPNHE Paris

projet spatial supernovae ia
Projet spatial : Supernovae Ia
  • Décalages spectraux plus élevés pour w(z)
  • Augmenter la statistique
  • Contrôler les erreurs systématiques
  • Avoir un échantillon homogène

Problèmes au sol :

  • Variabilité
  • Absorption et émission dans l’infra-rouge
  • Résolution angulaire (PSF)
  • Suivi irrégulier (météo, Lune)

Claire Juramy - LPNHE Paris

projet spatial cisaillement
Projet spatial : cisaillement

Keck / ESI : 3 poses de 5 min successives (avant et après correction)

  • Anisotropies de l’atmosphère
  • Photométrie visible et infra-rouge pour les mesures de décalages spectraux
  • Homogénéité des données (spatiale et spectrale)

Claire Juramy - LPNHE Paris

chronologie r cente
Chronologie récente
  • 2003 : SNAP (SuperNova / Acceleration Probe), 1ère priorité à 15 ans pour le DOE
  • Octobre 2003 : JDEM (Joint Dark Energy Mission), 75% NASA - 25% DOE
  • Janvier 2004 : NASA : report des missions ‘Einstein Probes’ ‘au-delà de l’horizon budgétaire’ (5 ans)
  • Mars 2004 : idée d’un imageur spatial à grand champ européen (prospective ESA 2015-2025)
  • Octobre 2004 : début de phase 0 (pré-étude) de DUNE au CNES

Claire Juramy - LPNHE Paris

jdem dune
JDEM (option SNAP):

Science Definition Team (US only), R&D (DOE)

Budget : 1.2 G$

Miroir :  2.0 m

DUNE :

Phase 0 au CNES : concept scientifique et faisabilité

Budget : 0.3 G€

Miroir :  1.3 m

JDEM – DUNE

Programme scientifique : SNe Ia (>2000), Weak Lensing (>300 deg2), autres (SNe II, oscillations baryoniques), programmes invités nécessitant un imageur spatial à grand champ

Claire Juramy - LPNHE Paris

jdem dune concept
JDEM – DUNE : Concept

Claire Juramy - LPNHE Paris

jdem dune observations
JDEM (option SNAP):

3 ans : 30 mois SNe - 6 mois WL

Supernovae : 15 deg2 tous les 4 jours pendant 30 mois (objectif : 2000 SNe)

Cisaillement : 300 deg2

DUNE :

3 ans : 50% SNe - 50% WL

Supernovae : 10 deg2 tous les 6 jours et 100 deg2 tous les 4 jours (objectif : 10 000 SNe)

1000 deg2

JDEM – DUNE : Observations

Claire Juramy - LPNHE Paris

jdem dune cosmologie
JDEM – DUNE : Cosmologie

Claire Juramy - LPNHE Paris

jdem dune institutions
JDEM (option SNAP) :

JPL

DOE

LBNL, Michigan, Stanford, Fermilab, …

IN2P3, LAM

Autres

JDEM (option DESTINY)

DUNE :

DAPNIA

INSU / IAP

IN2P3 : structure de projet à mettre en place

JDEM – DUNE : Institutions
  • Appel d’offre (NASA / DOE, ESA ?) dans ~ 2 ans

Claire Juramy - LPNHE Paris

plan focal de snap
Visible (0.35 à 1.0 µm) : 36 CCD 3.5k*3.5k, pixels 10.5 µm, 6 filtres

Proche Infra Rouge (0.9 à 1.7 µm) : 36 APS HgCdTe 2k*2k, pixels de 18 µm, 3 filtres

Plan focal de SNAP

WFC3 (HST)

13 cm

Claire Juramy - LPNHE Paris

d fis technologiques plan focal
Défis technologiques : plan focal
  • Infra-rouge : technologie à développer
  • Mécanique : précision sur le positionnement des éléments (5 µm)
  • Electrique : alimentation disponible limitée
  • Thermique : températures de fonctionnement préférées : 80 K pour l’IR, 200 K pour les CCD
  • Electronique intégrée : compacité, faible consommation électrique, adaptation à la température du plan focal, tenue aux radiations

Claire Juramy - LPNHE Paris

lecture de ccd
Lecture de CCD
  • Contenu d’un pixel : de 2 à 250 000 électrons
    • Dynamique : 17 bits
  • Capacité de lecture : 50 fF, 4 µV / électron
  • Remise à zéro :

Claire Juramy - LPNHE Paris

r d asic au lpnhe
R&D ASIC au LPNHE
  • Premier circuit : Double Intégrateur (DMILL)
  • Deuxième circuit : Double Gain, ‘Clamp and Sample’ (AMS 0.35 µ)
    • ASIC limité en tension (5 V)
    • Gain maximum pour pixel saturé : x 3
    • Haut gain : x 96
    • Dynamique totale 17 bits avec ADC 12 bits
  • Prochain étape : intégration d’une chaîne complète (ADC inclus), pour les capteurs CCD et IR

Claire Juramy - LPNHE Paris

r d asic au lpnhe1
R&D ASIC au LPNHE
  • Bruit total de l’amplificateur (pour les 2 gains)
  • Bruit en fonction de la méthode et du temps/pixel

Claire Juramy - LPNHE Paris

r d asic au lpnhe2
R&D ASIC au LPNHE
  • Spectre de bruit en fonction de la température

Claire Juramy - LPNHE Paris

bancs de test au lpnhe
Bancs de test au LPNHE
  • Insertion dans l’ensemble de la chaîne de lecture
  • Tests sur le capteur infra-rouge HgCdTe (Rockwell)

Claire Juramy - LPNHE Paris

r d d tecteurs
R&D Détecteurs
  • Comprendre le bruit de courant d’obscurité
  • Tester le système de ‘multiread’

Claire Juramy - LPNHE Paris

conclusions
Conclusions
  • Participation importante de l’IN2P3 dans les projets actuels (au sol)
  • Expériences actuelles : confirmer les premiers résultats de la cosmologie expérimentale, mesurer w à + 10 %
  • Projets spatiaux en pré-étude ; possibilité de participer à la définition du projet DUNE
  • Rôle possible pour l’IN2P3 au cœur du projet (technologie de l’imageur spatial, science)

Claire Juramy - LPNHE Paris