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19/01/2006Séminaire du SAp1/28 SIAMOIS Sismomètre Interférentiel A Mesurer les Oscillations des Intérieurs Stellaires Astérosismologie en Antarctique.

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2 19/01/2006Séminaire du SAp1/28 SIAMOIS Sismomètre Interférentiel A Mesurer les Oscillations des Intérieurs Stellaires Astérosismologie en Antarctique au Dôme C Benoît Mosser, Michel Auvergne, Thierry Appourchaux, Annie Baglin, Caroline Barban, Claude Catala, Marc-Antoine Dupret, MarieJo Goupil, Jean-Pierre Maillard, Eric Michel, Reza Samadi, Francois-Xavier Schmider, Frédéric Thévenin, Gérard Vauclair et al. Observatoire de Paris/LESIA,IAP, IAS, UNSA/LUAN, OMP/LATT, OCA

3 19/01/2006Séminaire du SAp2/28 PLAN Quel programme dastérosismologie mener après COROT ? Quelques caractéristiques du Dôme C en Antarctique SIAMOIS : principe et performances instrumentales Le projet : organisation, programme scientifique

4 19/01/2006Séminaire du SAp3/28 En 2006, du sol Les observations astérosismiques du sol restent limitées par leffet de fenêtre

5 19/01/2006Séminaire du SAp4/28 En 2006, du sol Les observations astérosismiques du sol restent toujours limitées par leffet de fenêtre en observation bi-sites Besoin dobservations continues

6 19/01/2006Séminaire du SAp5/28 En 2009, fin de la mission COROT aura achevé un programme considérable ! Et après ???

7 19/01/2006Séminaire du SAp6/28 Photométrie / spectrométrie Le signal spectrométrique est moins bruité par la granulation que son équivalent photométrique Les modes de degré l = 3 sont ~ 3 fois plus visibles par spectrométrie mesure de la petite séparation entre les modes de degrés 1 et 3 Mesure au sol, donc spectrométriques, continues, de longue durée : réseau ou Antarctique

8 19/01/2006Séminaire du SAp7/28 Les buts scientifiques après COROT 1ère étape : dans lespace, photométrie 2ème étape : du sol, spectrométrie Pour des observations complémentaires à COROT : Étoiles brillantes Étoiles de faible masse Signal Doppler (bruit de granulation limité, modes l = 3) Suivi de type de cibles repérées par COROT Questions soulevées par COROT… Et nécessairement, après COROT : observations continues sur de longues durées

9 19/01/2006Séminaire du SAp8/28 Le Dôme C Base Concordia : 75°06 sud ; 123°21 est Températures moyennes 40°C lété 60°C lhiver Vent faible Précipitations limitées 2 à 10 cm/an neige Nuit polaire : 3 mois Seeing dominé par les 30 premiers mètres

10 19/01/2006Séminaire du SAp9/28 cycle utile > 90 % pendant les 3 mois dhiver (K. Agabi)

11 19/01/2006Séminaire du SAp10/28 Premières observations au Dôme C Spécifications pour un projet dobservations au Dôme C Projet intégré - et testable de A à Z avant installation en Antarctique Collecteur de taille réduite - pour débuter Projet entièrement automatisé, quasi spatial - intervention humaine limitée à la survie de lappareil - masse, puissance, télémétrie mesurées Programme scientifique ambitieux - irréalisable ailleurs, sauf peut être dans lespace - bien positionné par rapport à COROT

12 19/01/2006Séminaire du SAp11/28 Observations au Dôme C /2010 Projet intégré dastérosismologie, avec un « petit » télescope, sismomètre dédié -2- A lhorizon 2010/2012 : télescope de la classe 2-m avec un spectropolarimètre IPEV (Institut Paul-Emile Victor) - gère la base Concordia - subventionne le fonctionnement des projets scientifiques INSU / Groupe Antarctique - promeut les observations au Dôme C - doit identifier des projets pour commencer lexploitation astronomique du site PNPS : - conseille le développement rapide dun astérosismomètre au Dôme C

13 19/01/2006Séminaire du SAp12/28 Principe ( Bouchy et al. 2001, Mosser et al. 2003) : performances limitées par le bruit de photons : Un sismomètre, en plus dêtre extrêmement stable, se doit dêtre - efficace facteur de qualité Q - lumineux nombre de photoélectrons N e Le facteur de qualité Q dépend : - de létoile (type spectral, rotation) - de linstrument : GS : spectromètre à réseau FS : spectromètre de Fourier Lastérosismométrie Doppler

14 19/01/2006Séminaire du SAp13/28 Le facteur de qualité mesure le nombre, la profondeur et la finesse des raies stellaires Q # dln A /dln Facteur de qualité stellaire Avantage aux étoiles froides Aile bleue du spectre plus performante

15 19/01/2006Séminaire du SAp14/28 Le facteur de qualité mesuré dépend de la résolution R du spectromètre Obtenir une résolution élevée nécessite une fente source fine et un spectromètre de grande taille : R # f / d GS : sismo avec un spectro réseau Spectromètre à réseau : nécessairement de taille imposante

16 19/01/2006Séminaire du SAp15/28 Sismométrie par transformée de Fourier Le signal Doppler est recherché dans linterférogramme dune portion du spectre stellaire FS : sismométrie par TF

17 19/01/2006Séminaire du SAp16/28 FT seismometry successfully tested with the FTS at CFHT Procyon Mosser et al. 1998, A&A 340, 457 Jupiter Mosser et al. 2000, Icarus 144, 104 Sismométrie par TF FTS au CFHT : scan de la frange Instrument dédié : enregistrement simultané des différents points de la frange

18 19/01/2006Séminaire du SAp17/28 ( Mosser et al. 2003, PASP 115, 990) Le facteur de qualité Q augmente avec - le nombre donde - la différence de marche de travail opt - le contraste des franges C Un bon contraste de franges C nécessite un domaine spectral étroit … en contradiction avec la spécification sur N e FS : facteur de qualité Nécessité dobserver dans plusieurs bandes spectrales avec

19 19/01/2006Séminaire du SAp18/28 Sismométrie par transformée de Fourier avec post- dispersion Le signal Doppler est recherché dans linterférogramme de de chaque élément spectral défini par la post-dispersion FS : post - dispersion

20 19/01/2006Séminaire du SAp19/28 Comparaison FS / GS Projet GSFS FibreBrouillageDouble ( /400) 1"~ 6 m/s Simple ( /100) 1"~ 1 cm/s RésolutionDispersion R Q GS R 1/d fibre Post-dispersion R pd Q FS R pd Facteur de qualité Q GS = Q(Q *, R)Q FS = Q(Q *, R pd ) Elément dimensionnantRéseau 10 x 40 cmddm 1 cm Détecteur4k x 2k1k x 256 Bilan : FS plus lumineux Instrument plus compact

21 19/01/2006Séminaire du SAp20/28 Comparaison : pôle / réseau ProjetsSONG Danemark, Australie SIAMOIS France Réseau ~ équateur Base Concordia Dôme C Nombre de sites pour un cycle utile de 90% Au-moins 61 AtoutRedondanceSite : cycle utile, altitude Point dimensionnantRéf = lampe à iode Perte defficacité Site Principe FS Coût annoncé600 kE par site800 kE Maintenance6 sites au-moins à maintenirProjet quasi-spatial Projets complémentaires

22 19/01/2006Séminaire du SAp21/28 Performances : GS versus FS Performances comparées GS de type HARPS (réf = lampe ThAr) de résolution FS de type SIAMOIS avec une post- dispersion de GS plus sensible que FS si référence = lampe ThAr Performances GS moindre (~ 50%) si référence = cellule à iode Performances limitées par le bruit de photons ~ identiques

23 19/01/2006Séminaire du SAp22/28 GS : performances au Dôme C Performances limitées par le bruit de photons : SIAMOIS, au Dôme C, 40-cm télescope, 120 heures avec un cycle utile de 95%, mV = 4 SNR obtenu sur les cibles circumpolaires accessibles

24 19/01/2006Séminaire du SAp23/28 Cibles Cibles observables avec SIAMOIS et un collecteur de 40-cm dédié au projet Télescope de 40-cm : - 7 cibles F, G et K de classe IV & V,oscillations de type solaire - plus de 30 géantes rouges ; très nombreuses Scuti (v sin i < 20 km/s) Un programme scientifique pour plus de 3 hivernages COROT

25 19/01/2006Séminaire du SAp24/28 Cibles 1) Etoiles K à F, de classe IV et V : oscillations de type solaire

26 19/01/2006Séminaire du SAp25/28 Cibles 1) Etoiles K à F, de classe IV et V : oscillations de type solaire 2) Géantes rouges 3) Cibles de type delta-Scuti

27 19/01/2006Séminaire du SAp26/28 Linstrument 40-cm telescope low cost, easy antartization, dedicated to the projet Interferometer monolithic instrument no moving part, reduced size fiber fed Post-dispersion efficiency, photon noise limited performances

28 19/01/2006Séminaire du SAp27/28 Planning du projet 2004: phase 0 - étude préliminaire - test dun sous-système critique 2005: phase A (financement = ACI) - design de linstrument pour lAntarctique - projet intégré - recommandation positive du groupe de travail du PNPS pour le Dôme C 2006: fin de phase A + phase B (ACI) - design de linstrument complet ; analyse thermo-mécanique - prototype, tests transfert au Dôme C 2009: premier hivernage au Dome C PARTENAIRES : LESIA, IAS, LUAN, LATT Interféromètre SIAMOIS JP Amans, GEPI, Obs Paris

29 19/01/2006Séminaire du SAp28/28 Dôme C : un site unique pour lastérosismologie 3 mois avec un cycle utile ~ 90% Un programme scientifique spécifique après Des performances avec un collecteur de 40 cm –Un projet pour poursuivre le leadership en astérosismologie des équipes françaises réunies par lobjectif COROT –Un projet pour apprendre à observer dans les conditions quoffre la base Concordia au Dôme C –Un projet davenir : lavantage multiplex dun spectromètre par TF permet denvisager le suivi simultané de plusieurs cibles Conclusion Big science au Dôme C pour un budget < 1 ME


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