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LE PROJET SPATIAL GAIA Mission Pierre Angulaire de lAgence Spatiale Européenne G. Jasniewicz, Astronome Laboratoire Univers & Particules de Montpellier.

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1 LE PROJET SPATIAL GAIA Mission Pierre Angulaire de lAgence Spatiale Européenne G. Jasniewicz, Astronome Laboratoire Univers & Particules de Montpellier UM2/CNRS

2 Introduction : une mission spatiale Principe de lastrométrie Principe de la photométrie Principe de la spectromètrie Définition du point de lagrange Défis technologiques Défis scientifiques Organisation

3 Le projet Gaia : Il sagit dun « relevé du ciel » 3 missions : 1) astrométrique 2) photométrique 3) spectrométrique 1.Mesurer la distance de 1 milliard détoiles 2.Mesurer léclat de tous les objets dans le champ de visée 3.Mesurer la vitesse radiale et la composition chimique de centaines de millions détoiles Dans notre galaxie, Gaia va : GAIA (Global Astrometric Interferometer for Astrophysics) est devenu Gaia

4 POURQUOI OBSERVER DANS LESPACE ? pas de turbulence par les couches dair du ciel - pas de turbulence par les couches dair du ciel - pas de contraintes météorologiques - pas de pollution lumineuse - moins de contraintes temporelles - Moinsde bruit de photons - Moins de bruit de photons - pas deffets de flexion mécanique Accès à des rayonnements UV, IR, etc… inaccessibles depuis le sol La lumière des étoiles est concentrée en un point : pas de scintillation Observations 24h/24h dans un ciel noir à lombre dun parasol Les matériaux du satellite sont en apesanteur Pas démission thermique de la Terre Loin du ciel brillant des villes qui empêchent de voir les étoiles Le satellite est au-dessus des nuages - pas dabsorption par latmosphère terrestre

5 Principe de lastrométrie Principe de la photométrie Principe de la spectromètrie Définition du point de lagrange Défis technologiques Défis scientifiques Organisation

6 NOTION de NOTION de PARALLAXE STELLAIRE p p: parallaxe D = 1/p p = 1 D = 1 parsec 1 pc = 3.26 al 30 mille milliards de km Etoile la plus proche p=0.77 D=1.33 pc = 4.22 al

7 Etoile de Barnard Mouvement propre des étoiles

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9 Principe de lastrométrie Principe de la photométrie Principe de la spectromètrie Définition du point de lagrange Défis technologiques Défis scientifiques Organisation

10 La luminosité L dun astre est la quantité dénergie émise par unité de temps sous forme de rayonnement. Léclat E dun astre est la quantité dénergie collectée en 1s par un récepteur de 1m 2 placé perpendiculairement à la ligne de visée. Léclat varie en fonction de linverse du carré de la distance d à lobjet : E = L / (4π d 2 ) Magnitude: -2.5 log E + Cte Gaia va mesurer léclat apparent et la distance dun milliard détoiles : on connaîtra donc la luminosité (éclat intrinséque) de toutes ces étoiles !!

11 Principe de lastrométrie Principe de la photométrie Principe de la spectromètrie Définition du point de lagrange Défis technologiques Défis scientifiques Organisation

12 La formation des spectres et des raies dans les étoiles

13 Spectre du soleil: Au rayonnement continu (thermique) se superpose des raies dabsorption, caractéristiques des conditions physico-chimiques dans latmosphère de létoile. Vitesse radiale : V = c Δλ/λ Δλ = λ obs - λ labo : décalage spectral c vitesse lumière Effet Doppler Fizeau : Effet Doppler Fizeau : Δλ λ labo

14 Principe de lastrométrie Principe de la photométrie Principe de la spectromètrie Définition du point de lagrange Défis technologiques Défis scientifiques Organisation

15 Points de Lagrange

16 Principe de lastrométrie Principe de la photométrie Principe de la spectromètrie Définition du point de lagrange Défis technologiques Défis scientifiques Organisation

17 Défis technologiques (ASTRIUM) - un gros volume de données à traiter de façon globale & itérative (centaines TB de données brutes) - une orbite non familière (Point de Lagrange L2) - une précision de loptique exceptionnelle (nm) et une stabilité extrême de langle entre les deux champs de visée - une horloge au rubidium très précise du Suisse Temex, héritée du programme Galileo - le plus grand plan focal jamais réalisé pour un télescope (1m 2 = 1milliard de pixels ; 100 CCD TDI) - lutilisation du carbure de silicium (SiC) ; e2V tech. - un système innovant de micropropulsion

18 Principe de lastrométrie Principe de la photométrie Principe de la spectromètrie Définition du point de lagrange Défis technologiques Défis scientifiques Organisation

19 Erreurs sur les positions et sur les parallaxes étoiles Bessel -1 étoile année

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21 Dans le système solaire : Gaia va permettre de détecter plusieurs centaines de milliers de nouveaux astéroïdes (dans la ceinture principale et la ceinture de Kuiper)ceinture

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23 Découverte significative dexoplanètes : GAIA va permettre de - détecter plusieurs dizaines de milliers de systèmes solaires planétaires (astrométrie) - faire linventaire complet des planètes de type Jupiter jusquà environ 200 pc du soleil + Tests de Relativité Générale

24 GAIA va permettre Dans lUnivers extragalactique : - GAIA va permettre de recalibrer toutes les distances dans lUnivers (distance des calibrateurs de distance, détermination directe des distances des galaxies voisines) - GAIA va effectuer un relevé photométrique de plus dun million de galaxies - détecter plus de supernovae - détecter quelques millions de quasars

25 Principe de lastrométrie Principe de la photométrie Principe de la spectromètrie Définition du point de lagrange Défis technologiques Défis scientifiques Données & Organisation

26 Transmission des données au sol Etape 1 : transfert par télémétrie du satellite vers les antennes au sol Antenne secondaire sera utilisée ~20 fois en 5 ans Antenne de New Norcia (Australie) En service depuis Antenne radio de Cebreros, Avila (Espagne) Diamètre 35m, 630t, 30M En service depuis septembre 2005 Seconde antenne construite par lESA : autonomie par rapport à la NASA. Emetteur : 17 W Transfert 11h/j de 50 GB Total : 100 TB Antenne primaire

27 Etape 2 : transmission des données au Centre dOpérations de Darmstadt Transmission en temps réel ou pas Etape 3 : transmission des données à lESAC (Madrid) Premiers traitements sur les données

28 DPAC : Data Processing & Analysis Consortium

29 THATS ALL FOLKS


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