RENOIR La mesure de l’énergie noire par les supernovae

Le groupe RENOIR Chercheurs: Equipe technique: Alain Bonissent Cedric Cerna Anne Ealet Pierre Karst Dominique Fouchez Frederic Henry-Couannier (nouveau) Charling Tao André Tilquin Etudiants: Marie-Helene Aumeunier Pascal Ripoche

Les activités Groupe crée en décembre 2003 Thématique : énergie noire Collaborations: SNLS SNAP Phénoménologie et combinaison

Le modèle de concordance 2002: clusters 1999: SCP/ High z 2003: WMAP 2003 :SCP+ 11 SNIa HST

Les supernovae: la méthode Une méthode de mesure basée sur les SNIa, chandelles standardisables. galaxie spectre magnitude Images z(redshift) Hubble  identification. M , L Spectre Ia données analyse physique

Les objectifs et les projets Résultats actuels: données SCP+ HST +WMAP (w=p/r ) WL = 0.75 +/-0.07 +/-0.04 w(cst)=-1.05+/- 0.2 Futur: Contrôler les résultats avec les très bas z =>Sn factory 300 SN Ia, z< 0.1 Vérifier WL ,mesure de w à 0.1 => SNLS, 700 SNIa , z < 1 Mesure de w à 0.02 et dw/dz à 0.1 => SNAP/JDEM, spatial, 2000 SNIa, z < 2

Mesurer dw/dz Contrôle des systématiques et des dégénérescences Combiner avec d’autres méthodes cisaillement gravitationnel (WL) CMB

Collaborations en cours 1998- SCP : LBNL, Stockolm, France ~ 30 France: IN2P3/LPNHE ~ 5 français 2000- SNIFS: LBNL,Chicago(1) , France ~ 20 France: IN2P3/LPNHE,IPNL,INSU/CRAL ~ 12 français 2003 - SNLS: Canada, Portugal , France ~ 40 France: IN2P3/LPNHE + CPPM ~ 25 français INSU/LAM, CRAL + CEA/SPP + Collaborateurs spectro LBNL,UK ~10 2014? - SNAP: LBNL, ~10 Univ US, Fermilab, SLAC… ~100 France: IN2P3/LPNHE,IPNL + CPPM, INSU/LAM,CRAL ~ 15 français

SNLS 40 CCD 2kx4k 1°X1° 0.18 ’’ 350-10000 A° Nov 2001 proposition Expérience dédiée au sol qui assure la découverte et le suivi: SNLS au CFHT ( Canada-France-Hawai Telescope) 3.6 m à Hawai camera grand champ (1 degré2 ), MEGACAM (CEA,Saclay) 40 CCD 2kx4k 1°X1° 0.18 ’’ 350-10000 A° Nov 2001 proposition Mai 2002 approbation pour 5 ans Dec 2002 accord temps VLT Fev 2003 caméra installée Mars 2003 premières données Nov 2004 premiers resultats

SNLS au CPPM Activités en cours : photométrie online: système de batch, de gestion et d’automatisation photométrie offline : reprocessing ccin2p3 spectroscopie: shift, réduction, analyse en ligne , automatisation préparation de l’analyse cosmologique développement des ajustements cosmologiques ( extraction des paramètres) démarrage de la thèse de Pascal Ripoche en Septembre 2004: mise en place d’une simulation monte Carlo évaluation des efficacités Amélioration des détections à grands z « Etude des erreurs et des biais de la mesure des paramètres cosmologiques par l’observation de supernovae à grand redshift dans SNLS »

SNLS: résultats en cours Une simulation complète pour la proposition de SNLS en 2002 Décembre 2004

SNAP historique SNAP 2000 proposition Fev 2001 revue DOE questions Nov 2001 CNES prospectives questions Juin 2002 réponses CNES priorité reconnue Juillet 2002 revue Lehman financement DOE Mars 2003 Annonce AO NASA réponse de SNAP Nov 2003 Annonce JDEM (DOE/NASA) 3 concurrents Nov 2003 revue interne DOE Sep 2004 création du SDT (science definition team) SNAP Une collaboration ~100 personnes, 10 instituts R&D en cours étape de pré-conception terminée, démonstration de faisabilité faite Préparation AO NASA début 2006

spectrographe IFU visible+IR SNAP l’instrument Télescope de 2m Un imageur grand champ 9000 fois le champ de vue du HST 15 sq.deg. AB mag R=30 300 sq.deg. AB mag R=28 camera mosaïque de plus 0.5 Gigapixels, haute-résistivité, 4kX4k CCDs [0.35-1]mm 36 2kX2k HgCdTe [1-1.7] mm spectrographe IFU visible+IR 3’’x3’’ , [0.35-1.7]mm

Projet scientifique commun francais Le spectrographe CPPM/IN2P3 IPNL/IN2P3 CRAL/INSU LAM/INSU analyse images simulées Données reconstruction Instrument simulé Définition de l’instrument Conception et optimisation Chaîne complète de simulation Paramètres cosmologiques Etude des systématiques R&D en cours: Démonstrateur spectrographe (LAM/optique, CPPM/mecanique) Detecteur IR (IPNL)

SNAP au CPPM Spectrographe: Définition du cahier des charges Première conception instrumentale Ecriture d’une simulation complète rapide niveau pixel Validation du concept optique choisi, performances Evaluation des procédures de calibration Mise en place d’un démonstrateur sur table Software général Définition de l’architecture Ajustement des courbes de lumière Extraction des paramètres cosmologiques

En collaboration avec le LAM Le spectrographe Concept du slicer premier design entrée Slicer Prism BK7 CaF2 NIR detector Vis Detector Réarranger l’information spatiale 2D (x,y) en 1D long fente => slicer requirements Visible IR Wavelength coverage (m) 0.35-0.98 0.98-1.70 Field of view 3.0" / 6.0" Spectral resolution, l/dl 70-200 70-100 Spatial resolution element (arc sec) 0.15 detectors LBL CCD 10 mm HgCdTe 18 mm Efficiency with OTA and QE >40% >30% Compact : 300X200X70 mm Léger :  15 Kg (optic+det.+elec.) En collaboration avec le LAM

Simulation l Ne #pixels x,y Background subtracted 1.0 1.8mm 0.8 1.2 mm Calibrated Background subtracted Calibrated Ne l Background 1.0 1.8mm #pixels 0.8 1.2 mm 0.6 Méthode innovatrice pour paramétriser la PSF ‘Shapelet’ +Réseau de neurones Code JAVA Nécessaire pour comprendre l’instrument au % visible infrared x,y

SNAP au CPPM Développement d’un démonstrateur: Valider les performances optiques: contrôler les PSF spectrales et spatiales Contrôler la calibration, distorsions, dithering… Recaler nos modèles instrumentaux et affiner nos simulations. Valider le système à T ambiante et dans l’IR (130 K) Septembre 2004-Mars 2005 Montage d'un prototype slicer existant pour expertise et première évaluation optique Mars 2005-Mars 2006 Montage du demonstrateur Financement en cours… CPPM instrumentaliste + mécanique + une thèse BDI (M.H Aumeunier)

Roadmap space slicer IFU NIRSPEC IFU SNAP IFU 2005 2004 2003 2006 2002 2007 Slicer prototype design Pre conceptual design proto manufacturing, cold tests Simulation/ new requirements Demonstrator (full instrument) /Specifications and design vibration tests JULY = TRL6 NIRSPEC-IFU PHASE B Demonstrator manufacturing Demonstrator tests NIRSPEC-IFU PHASE C/D rocket activity? NIRSPEC-IFU delivery and integration in the instrument

Phénoménologie RENOIR+P.Taxil/JM Virey (CPT) Etude exhaustive Modèle simulé Wm = 0.3 w0 = -0.7 w1= 0.8 Etude exhaustive sur les biais de mesure de paramètres Virey et al. Phys.Rev.D70:043514,2004 Résultat en imposant w1=0 Evaluation des effets introduits pas les contraintes externes en particulier sur Wm Virey et al. Phys.Rev.D70:121301,2004 3eme papier en finalisation…

Combinaison I RENOIR+ CPT+SACLAY (A.Refregier, C.Yeche,D.Yvon,JB Juin) Etude et préparation d’outils de combinaisions CMB+ cisaillement gravitationnel + supernovae Première évaluation par matrice d’erreur Mise au point d’un ajustement spécifique

Combinaison II Programme de collaboration avec la chine: Expertise chinoise en astronomie/grande structure/lensing Thèse proposée en cotutelle Accueil de deux visiteurs chinois Organisation d’un atelier franco-chinois sur l’univers sombre

RECAPITULATIF (CPPM) SNLS coordination online développement d’outil de photométrie online simulation préparation+dépouillement des données spectro VLT SNAP coordination du spectrographe démonstrateur ~4 FTE + 1 étudiant développement d’une simulation détaillée du spectro préparation de la calibration participation à l’architecture du software global /CL PHENOMENOLOGIE Simulation de la cosmologie compréhension des modèles cosmologiques Combinaison ~2 FTE + 1 étudiant ~2 FTE

Conclusions Un an d’existence…. Mais Plusieurs activités en cours menées en parallèle De nombreuses contributions autant techniques , softwares que scientifiques Des collaborations multi labos locales, françaises et internationales (US,chine) Mais Règles de collaboration et signature des papiers… Manque de moyen humain (support informatique urgent…) + post doc pour expertise scientifique Moyen financier difficile du aux incertitudes de SNAP/JDEM :décalage du projet DOE (niveau phase A) et d’un accord possible CNES, (pré-étude DUNE ) amélioration de la crédibilité spatiale de l’institut, plus de moyen?