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CERES – Atelier Vol en formation pour lastrophysique et la physique solaire 17 Octobre 2005 1 PEGASE Programme Scientifique.

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1 CERES – Atelier Vol en formation pour lastrophysique et la physique solaire 17 Octobre PEGASE Programme Scientifique

2 CERES – Atelier Vol en formation pour lastrophysique et la physique solaire 17 Octobre PEGASE Programme scientifique Programme principal : instrument optimisé ou adapté pour : –Caractérisation physique et physico-chimique des compagnons stellaires, substellaires et planétaires –Etude des disques proto-planétaires Etude des disques zodiacaux (sous conditions) Programme secondaire : Objectifs scientifiques abordables selon les choix instrumentaux faits pour le programme principal

3 CERES – Atelier Vol en formation pour lastrophysique et la physique solaire 17 Octobre PEGASE Etoile / planète : Formation Physique gouvernée principalement par la masse des objets - Gravitation - Processus nucléaires Masse cycle p-pcycle CNO M 13 M jup (0.013 M ) Fusion du deutérium Naines brunes: rayon M -1/3 Planètes 10 M Accrétion du gaz GéantesTelluriques Fusion de lhydrogène Etoiles : rayon M 80 M Jup (0.08 M )

4 CERES – Atelier Vol en formation pour lastrophysique et la physique solaire 17 Octobre PEGASE Pégasides Actuellement : ~ 30 pégasides découvertes –Détection essentiellement en VR M.sin(i) –Peu dinformation sur la taille / structure / composition Pas ou peu de contraintes sur les modèles atmosphériques –Nuages : composition –Aérosols ? –Thermalisation jour / nuit, vent zonaux ? Spectrocopie proche IR Sudarsky et al., 2003 Barman et al., 2005

5 CERES – Atelier Vol en formation pour lastrophysique et la physique solaire 17 Octobre PEGASE Pégasides (2) En 2012, COROT aura détecté ~ 25 Pégasides –Détection en transit + Vitesse radiale M, R connus –Principale question : Structure / composition de latmosphère spectro observation directe –Rôle de la taille des objets dans les processus Observation directe et spectroscopie –HRA + grande dynamique –Couverture spectrale continue Observation depuis lespace

6 CERES – Atelier Vol en formation pour lastrophysique et la physique solaire 17 Octobre PEGASE Naines brunes et étoiles de faible masse Science : évolution F(M,t) : connaissance de M Observation de systèmes liés : L(M), T eff (M) Exploration du diagramme (M,t) Objets vieux connus Objets jeunes à découvrir : (VLTI, Planet Finder)

7 CERES – Atelier Vol en formation pour lastrophysique et la physique solaire 17 Octobre PEGASE Spectroscopie des naines brunes Atmosphère : Composition Rôle des aérosols et grains réfractaires (nuages)

8 CERES – Atelier Vol en formation pour lastrophysique et la physique solaire 17 Octobre PEGASE Disques protoplanétaires Objectifs: –Déterminer la structure des disque –Comprendre les mécanismes de formation planétaire – interactions disque / étoile / planètes Ex : Visualiser le sillon créé par une planète? Région de formation détoiles

9 CERES – Atelier Vol en formation pour lastrophysique et la physique solaire 17 Octobre PEGASE Disques protoplanétaires (2) Mesure de visibilité en fonction de

10 CERES – Atelier Vol en formation pour lastrophysique et la physique solaire 17 Octobre PEGASE PEGASE et les disques zodiacaux Une science préliminaire indispensable à DARWIN –Caractérisation de lenvironnement des cibles de DARWIN –Dimensionnement de linstrument Sensibilité : a priori suffisantes : quelques 10 zodis (AC) –Dépendance en type spectral ? Nécessité de disposer de petites bases –Bases optimales entre 10 et 40 m (distance inter vaisseaux entre 5 et 20 m) –Condition du vol en formation à étudier ou affiner –Bilan thermique à revoir Validation nécessaire durant la phase A

11 CERES – Atelier Vol en formation pour lastrophysique et la physique solaire 17 Octobre PEGASE Choix des cibles DES AUJOURDHUI 12 Pégasides avec S/B > 7 en 1 heure (R=60) 2 naines brunes avec S/B > 7 en 1 heure (R=60) De nombreuses zones de formation détoiles Cibles DARWIN autour de lécliptique (programme exozodis) UN PROGRAMME COMPLET DEJA REALISABLE UN DOMAINE QUI EVOLUE VITE Détection récente des « Neptunes Chauds » Des systèmes complexes et variées De nouveaux types dobjets ? DE NOMBREUSES NOUVELLES CIBLES EN 2012

12 CERES – Atelier Vol en formation pour lastrophysique et la physique solaire 17 Octobre PEGASE PEGASE et le contexte interférométrique au sol VLTI/Keck: couvertures spectrales entre m et 8-13 m –Lignes de base inférieures à 200m –Couverture assez complète pour faire de limagerie –Résolutions spectrales de 35, 1500, LBT: imageur à 2 télescopes en mode Fizeau et 23m de bases maximales IOTA, CHARA, MRO: imageries mais petites ouvertures ( 1m) COAST, NPOI: imagerie visible très petites pupilles OHANA: très grandes bases, grands télescopes mais accès difficiles Antarctique: potentiel intéressant mais limité par les bandes atmosphériques Très bonne complémentarité avec les instruments sol

13 CERES – Atelier Vol en formation pour lastrophysique et la physique solaire 17 Octobre PEGASE (µm) résolution angulaire (arcsec) PEGASE 0,25 m 2, m 10 m 100 m 1000 m FKSI TPF-C 22 m 2, SIM JWST 30 m DARWIN 21 m 2, IF SOL max. 200 m 2 VLTI Peg- asides BD Gap disk Terres ? en vert : objets à optimal (contraste max) O3O3 CH 4 CO H2OH2O CO 2 planètes géantes froides 5 mas

14 CERES – Atelier Vol en formation pour lastrophysique et la physique solaire 17 Octobre PEGASE PEGASE dans le contexte spatial Aucun concurrent dans lespace en terme de domaine spectral et résolution angulaire avant DARWIN/TPF-I Concurrence marginale du Spitzer et JWST sur les spectres des pégasides –Très peu dobjets (2 actuellement dont 1 atypique) –Pas de possibilité de recherche dobjets –Dimension temporelle pas explorée Charbonneau et al., 2005

15 CERES – Atelier Vol en formation pour lastrophysique et la physique solaire 17 Octobre PEGASE PEGASE et DARWIN PEGASE : une mission avant tout scientifique –Retour scientifique très important complémentaire de DARWIN –Au moins un ordre de grandeur moins difficile PEGASE pourrait aussi être un précurseur de DARWIN / TPF –Mis à part SIM (?), aucun interféromètre nest prévu avant DARWIN/TPF –Nécessité de valider dans lespace des concepts non validables depuis le sol (vol en formation, senseur de franges…) –Réduction des risques financiers liés au développement de ces missions très ambitieuses –Les coûts élevés de ces dernières et les budget limités des états concernés implique nécessairement une coopération internationale. –PEGASE : étape importante dune «feuille de route» internationale de linterférométrie spatiale et de sa réalisation par le VF. –Intérêt des grandes agences et collaborateurs, mais difficultés financières et calendaires…

16 CERES – Atelier Vol en formation pour lastrophysique et la physique solaire 17 Octobre PEGASE Conclusions Un programme scientifique très riche et très novateur Une gamme complète de cibles –De « faciles » et assurées à « ambitieux » et techniquement pointus –À contraindre lors de la définition précise de linstrument Un précurseur indispensable pour les futures missions dinterférométrie type DARWIN/TPF


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