A STEP Antarctica Search for Transiting Extrasolar Planets F.Fressin, T.Guillot P.Assus, JP. Rivet, J.Gay, Y. Rabbia (OCA - Nice), A.Erikson, H.Rauer (DLR - Berlin), F.Pont (Obs. Genève), F.Bouchy, C. Moutou (OAMP - Marseille), A.Léger (IAS - Orsay)

Les planètes extrasolaires connues Les “pégasides” ou “Jupiters chauds” Périodes orbitales: 1 à 10 jours ! Environ 0.5% des étoiles de type solaire Probabilité de transit: ~10%

Le « transit » d’une exo-planète Étoile cible Vue « de dessus »: Exoplanète Observateur Plan: Vue depuis la Terre:

La courbe de luminosité Temps Plan:

Les transits: Pourquoi? mesure de la masse (vitesses radiales) mesure du rayon (photométrie) Seule possibilité de mesurer le rayon d’une exoplanète Combiné avec des mesures en vitesses radiales: Masse, densité, composition Capacité de détecter des objets petits Jupiter: 1%; Terre: 0.01% Mesure de l’effet de phase atmosphérique

Les planètes en transit 7 planètes en transit à ce jour 1 vitesse-radiale + suivi photométrique 5 OGLE 1 TrES Des périodes très courtes: 1 à 10 jours! Amplitude du signal: ~1% Masses & rayons: de l’ordre de celui de Jupiter

Vers les « petites » planètes… 3 planètes de type « Uranus » détectées Méthode des vitesses radiales Etoile Type Msini (M) D (AU) P (jours) HD160691d G3IV-V 14 0.09 9.6 55 CnC e G8V 0.038 2.8 GJ 436 b M2.5V 21 0.028 2.6

Les transits de l’espace Nom Caractéristiques Notes COROT 27cm, orbite polaire, 2°x1° Lancement 2006 Kepler Schmidt, 95cm, 105°2 Lancement 2007

Projets transits au sol

Un nouveau projet transit sol? Buts scientifiques: Détecter ~1000 « Pégasides » d’ici 2012 Détecter des « Uranus chauds », voire des planètes plus petites Mesurer la courbe de lumière liée à la lumière réfléchie par la planète Conditions requises: Bonne couverture en phase Site présentant d’excellentes qualités photométriques Projet pouvant donner des résultats rapidement Nécessité de combiner avec mesures parallèles de vitesses radiales Peu de fausses alertes

A STEP : Un télescope de 40 cm au Dôme C Objectif du projet + Préparation de l’après COROT + Qualification photométrique du site pour ce type d’études + Mise en évidence du gain en détectivité lié au Dôme C Particularités du projet + Phase 0 d’un projet de détection massif + Possibilité de coordination avec d’autres projets existants + Seul projet français de détection de transits depuis le sol Les problèmes actuels - Incertitudes liées à la logistique du Dôme C - Choix de la caméra - Besoin en ingénieurs/techniciens

Les équipes participant au projet Coordination du projet Comité scientifique Conception, tests de l’instrument, qualification du télescope à basse température Automatisation du télescope, stockage et traitement des données. Recherche des transits dans les courbes de lumières, élimination des fausses détections. Simulations, sélections des champs Suivi par vitesses radiales des candidats avec HARPS Tristan Guillot (Cassiopée) François Fressin (Gemini) Jean Gay (Gemini) Frédéric Pont (Genève) Alain Léger (IAS) Heike Rauer (Berlin) Pierre Assus (Cassiopée) Consultation Concordiastro (LUAN/OCA) Anders Erikson (Berlin) François Bouchy (LAM - OHP) Claire Moutou (LAM) Jean-Pierre Rivet (Cassiopée)

Les avantages du Dôme C Trois ans de travaux conduits par le LUAN pour la qualification du Dôme C : meilleur site au monde pour la photométrie de précision Tests en hiver austral en cours (LUAN) Nuit australe : couverture en phase exceptionnelle (observation en continu possible sur de longues durées)

Pourquoi observer en continu ? Une bonne couverture en phase est déterminante pour détecter la majorité des transits depuis le sol OGLE: transits découverts avec des périodes : très courtes : 1 jour environ (rare!) ou périodes stroboscopiques « Pégasides »: périodes autour de 3 jours, profondeur ~1% Courbe de probabilité de détection égale à 50 % pour une observation de 60 jours Pour un télescope de type A STEP au Chili Pour le même télescope au Dôme C Probabilité de détection d’un transit Avec OGLE Pour le même télescope avec une couverture en phase sans intermittence pendant 60 jours

Dôme C / Espace - Fluctuations atmosphériques - La brillance du ciel dépend de : La hauteur du soleil sous l’horizon D’éventuelles aurores australes De la phase de la Lune + Possibilité de stockage d’une grande quantité de données + Coût réduit (transport, interventions) + Possibilité d’améliorations ultérieures (filtres…) 40 10 -10 -40 Centre galactique Soleil Lune Height on the sky May June July 2007

Le télescope A STEP -Télescope Newton de 40 cm Compromis pour la taille du champ -Monture Astrophysics 1200 Actuellement testée au Dôme C -Tube en fibre de carbone Léger et peu dilaté - Correcteur de Coma -Tests sur un jumeau non – « antarctisé » au plateau de Calern cet hiver > Bon compromis entre performances, coût et faisabilité

Financement du projet Demande à l’INSU et au PNP 2005 : 20 K€ -> Missions, collaborations Caméra, électronique et outils d’acquisition Informatique 2006 : 100 K€ -> Télescope, qualifications au froid, tests Missions, collaborations 2007 : 10 K€ -> Missions, collaborations Demandes de financement à nos partenaires européens (Allemagne, Suisse) -> hardware, réduction des données Demande à la région PACA -> pièces mécaniques (tube, araignée, supports) IPEV : financement de la logistique (transport, installation)

Points-clés du projet Optimisation de la recherche de transits 2004-2005 >T.Guillot, F.Fressin, F.Pont, F.Bouchy Conception et fabrication du télescope 2004-2006 >J.Gay, F.Fressin industriels:O&V, Airy Conception de la chaîne de traitement des données 2005 >A.Erikson, H.Rauer BEST CCD + Système de lecture 2005 Test du télescope jumeau hiver 2005 >J.P.Rivet,J.Gay,F.Fressin,P.Assus industriels:0&V Automatisation du télescope/système de suivi 2005 >BEST + ? Qualification du télescope basse température 2006 >P.Assus, F.Fressin O&V, consultation LUAN Transport et installation du télescope sur le site fin 2006 >F.Fressin+? IPEV Recherche des transits dans les courbes de lumière 2007-2008 >T.Guillot, F.Pont, H.Rauer, F.Fressin algorithmes COROT Suivi des candidats en vitesse radiale 2007-2008 >F.Pont-F.Bouchy HARPS

Possibilité d’utiliser une CCD de réserve de COROT (demande en cours)

Le traitement des données Ré-utilisation possible d’une grande partie de la chaîne de traitements de données du télescope BEST (Berlin Exoplanet Search Telescope)

Binaires à éclipses rasantes La discrimination des faux transits Binaires à éclipses rasantes naines M systèmes triples Suivi par vitesse radiale des candidats Avec l’instrument HARPS Elimination des faux candidats Caractérisation masse - rayon des détections

Planning

Perspectives A STEP est un projet au potentiel élevé Susceptible de détecter en une saison d’observation autant de transits que l’ensemble des autres programmes au sol jusqu’ici en plusieurs années. Test photométrique du Dôme C Requis pour des programmes de transits futurs. Contexte du projet Sujet d’une demande à l’INSU et au PNP Le seul programme de détection de transits français en dehors de COROT Maîtrise d’œuvre de l’OCA et collaborations européennes La nécessité de réaliser A STEP rapidement Le Dôme C est reconnu par la communauté comme étant potentiellement le meilleur site au monde pour la détection photométrique. La compétition pour la recherche de transits est intense. Nous avons l’opportunité d’utiliser l’expérience acquise sur COROT, BEST, OGLE Vos contributions sont bienvenues !