Rapport quadriennal 2002 - Laboratoire d'Astrophysique de l ...

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Rapport d’activité 1999-2001 LAOG Prospective en œuvre le prototype IONIC décrit précédemment et de disposer d’une caméra de laboratoire opérant de 1 à 5 microns (détecteur SOFRADIR). Afin de disposer de moyens de tests pérennes et d’une meilleure sensibilité, un projet de caméra de laboratoire fondé sur un détecteur PICNIC de Rockwell a été lancé. Ce projet a été retardé par les impératifs de NAOS mais a fait l’objet d’une partie des approvisionnements. Une opération de R&T très prospective a continué pendant cette période. Associé à des laboratoires de physique locaux, le LAOG a fait les premiers tests fructueux de détecteurs fondés sur des jonctions supraconductrices à effet tunnel (JSET), capables de fournir d’excellents rendements quantiques dans une large plage de longueur d’onde ainsi que le comptage de photons. Le fonctionnement en mode comptage a été obtenu en 2000. Des jonctions de bonne qualité ont été produites. En optique adaptative, GRIF étant installé au CFHT, sera exploité par diverses thématiques du LAOG. NAOS en fin de test actuellement sera ouvert à la communauté dans quelques mois et divers chercheurs du LAOG utiliseront le temps garanti qui leur a été alloué en retour de l’investissement du laboratoire dans le projet. De même AVES devrait aboutir à son tour à la phase d’exploitation. L’expertise du LAOG en optique adaptative à différents niveaux (système, interfaces, optomécanique) mais aussi en coronographie sera mise à profit pour participer à une réponse à appel d’offres de l’ESO pour l’instrument « Planet finder » (VLT-PF) constitué probablement d’une caméra et d’un système d’optique adaptative intégrés, à très grand rapport de Strehl. Cet instrument pourrait être le successeur naturel de NAOS, dans une version moins multi-usages. Les travaux de R&T sur les MMD passeront en phase prototype avec l’objectif de tester des solutions pour les applications astronomiques liées à la mise en œuvre des ELT (télescopes extrêmement grands) d’une part, requiérant un grand nombre d’actuateurs, et d’autres telles que l’opthalmologie. La question du lien entre le projet VLT-PF et les MMD restera ouverte pendant une période d’étude d’un ou deux ans. AMBER sera le projet majeur du LAOG avec la période d’intégration et test en 2002. La période de livraison à l’ESO et le démarrage de l’exploitation à 2 puis 3 télescopes occupera les années 2003 et 2004. Les équipes investies dans ce projet demeureront très sollicitées pendant cette période qui verra aussi l’utilisation de partie du « temps garanti » du LAOG. La proposition faite en 2001, sur la base de l’expertise d’AMBER et de l’expérience IONIC, devrait donner le jour à un projet de réalisation d’instrument de 2 nde génération du VLTI à vocation d’imageur, mettant à profit les avantages de l’optique intégrée pour la recombinaison de plus de 3 télescopes. Pour s’y préparer, les tests prévus de « clôture de phase » sur IOTA devraient être poursuivis. En parallèle, le laboratoire est disposé, quoiqu’en seconde priorité, à équiper IOTA et/ou CHARA, aux Etats-Unis, d’un recombineur en optique intégrée. De la même manière, notre engagement aux côtés d’ALCATEL, au delà du contrat actuel, pourrait mener à une participation aux phases ultérieures dont, éventuellement, la réalisation d’un instrument « nulleur » sol pour le VLTI. Le « JMMC » verra sa mise en place sous sa forme pleinement opérationnelle dans le cours de ce quadriennal. Au dede la structuration des équipes associées à chaque projet, pour l’essentiel déjà en place, ce sont les moyens pour assurer les différents services prévus qui évolueront le plus. Plusieurs postes d’ingénieurs notamment sont nécessaires et programmés dans le temps. Les relations avec l’ESO, codifiées par un accord cadre bientôt signé, se préciseront avec la mise en place d’accords spécifiques à chaque produit livrable. Les liens du « JMMC » avec les deux autres centres existant en Europe seront précisés en vue d’une interaction harmonieuse au bénéfice d’une même communauté d’utilisateurs du VLTI. Enfin des besoins immobiliers se font jour pour l’accueil des utilisateurs (cf. demande de moyens). En parallèle, une participation modeste du LAOG au développement d’ALMA est prévue, en s’appuyant notamment sur les besoins communs au VLTI et à ALMA. La caméra « faible bruit » sera réalisée et opérationnelle en 2003. Le projet WIRCAM s’étalera sur 3 ans pour une exploitation démarrant en fin de quadriennal. Il mobilisera, quoiqu’à niveau sensiblement moindre, un personnel tant chercheur que technique au profil proche de celui engagé dans NAOS. 24

Chapitre A Présentation générale Le projet JSET poursuivra les tests engagés dans le but d’acquérir une maîtrise suffisante de la fabrication des jonctions et de leur évaluation. A mi-quadriennal, la question d’un passage à une phase prototype pouvant être testé sur un télescope se posera, avec un aspect budgétaire déterminant. 3.3.4 Autres thématiques Cosmologie observationnelle Le travail de l’équipe de Cosmologie (localement à cheval sur trois laboratoires, très impliqués dans la réalisation instrumentale et la réduction des données) est articulé autour de trois expériences de mesure du rayonnement à 3K. ARCHEOPS (expérience ballon) est maintenant opérationnelle (au moins deux vols effectués), et préfigure de façon réaliste l’expérience satellite PLANCK, tant du point de vue des choix expérimentaux que de celui des techniques de réduction de données de fluctuation du fond cosmologique. Les premiers résultats sont en cours d’analyse. Le bolomètre DIABOLO (mis au point en particulier au LAOG et installé sur le 30 m de l’IRAM) a permis la cartographie de l’effet Sunyaev-Zeldovic de plusieurs amas de galaxies (effet de réchauffement Compton du 3K sur le gaz X des amas). Le travail des prochaines années s’oriente vers l’exploitation des résultats d’ARCHEOPS et la préparation de PLANCK. DIABOLO doit lui être abandonné au profit d’une caméra bolométrique. Milieu circumstellaire L’activité dans ce thème (rattaché à l’équipe « MIS », cf. aussi section 4.1) s’est beaucoup concentrée sur l’étude d’un objet prototypique (IRC+10216). Des contraintes sur la chimie des enveloppes, leur évolution, le taux de perte de masse des AGBs…, ont été obtenues. Cette activité va vraisemblablement décroître au cours du prochain quadriennal, au profit de l’étude physicochimique des disques d’étoiles jeunes et des enveloppes proto-stellaires, basées sur les mêmes outils, mais plus proches des thèmes développés au laboratoire. Phases finales de l’évolution stellaire L’équipe « ES », à côté de son activité sur les étoiles jeunes (cf. section 4.1), s’investit très largement dans la physique des phases RGB et AGB de l’évolution des étoiles. Par un traitement couplé du transport (moment cinétique, espèces chimiques) avec les équations de structure, une instabilité (« flash du lithium ») a été découverte au début de la phase RGB, et des pulses thermiques mis en évidence pour les AGBs. Une modélisation synthétique de la phase AGB pour mieux quantifier le rôle de la perte de masse est en cours. A plus long terme, il faut développer des calculs multidimensionnels d’évolution stellaire (modélisation de phénomènes d’accrétion, de phénomènes hydrodynamiques internes…) Histoire de l’astronomie ancienne Cette activité est essentiellement orientée vers la question de la mesure du temps par horloge à eau chez les Babyloniens. Par une série d’expériences, il a été montré que les textes sur le sujet ne peuvent pas être interprétés littéralement. Cette activité se poursuit par une collaboration avec un assyriologue étranger. Par ailleurs, elle donne lieu à une importante activité de vulgarisation. 3.4 Statistique des publications Sur la base des publications dans des revues à comité de lecture listées en Annexe et en reprenant les données du rapport d'activité de la période précédente, une analyse simple peut être faite en terme de nombre de publications par scientifique. Les chiffres résultants sont donnés dans le tableau ci-dessous. 25

<strong>Rapport</strong> d’activité 1999-2001<br />

LAOG<br />

Prospective<br />

en œuvre le prototype IONIC décrit précé<strong>de</strong>mment et <strong>de</strong> disposer d’une caméra <strong>de</strong> laboratoire opérant <strong>de</strong> 1 à 5<br />

microns (détecteur SOFRADIR).<br />

Afin <strong>de</strong> disposer <strong>de</strong> moyens <strong>de</strong> tests pérennes et d’une meilleure sensibilité, un projet <strong>de</strong> caméra <strong>de</strong><br />

laboratoire fondé sur un détecteur PICNIC <strong>de</strong> Rockwell a été lancé. Ce projet a été retardé par les impératifs<br />

<strong>de</strong> NAOS mais a fait l’objet d’une partie <strong>de</strong>s approvisionnements.<br />

Une opération <strong>de</strong> R&T très prospective a continué pendant cette pério<strong>de</strong>. Associé à <strong>de</strong>s laboratoires <strong>de</strong><br />

physique locaux, le LAOG a fait les premiers tests fructueux <strong>de</strong> détecteurs fondés sur <strong>de</strong>s jonctions<br />

supraconductrices à effet tunnel (JSET), capables <strong>de</strong> fournir d’excellents ren<strong>de</strong>ments quantiques dans une<br />

large plage <strong>de</strong> longueur d’on<strong>de</strong> ainsi que le comptage <strong>de</strong> photons. Le fonctionnement en mo<strong>de</strong> comptage a<br />

été obtenu en 2000. Des jonctions <strong>de</strong> bonne qualité ont été produites.<br />

En optique adaptative, GRIF étant installé au CFHT, sera exploité par diverses thématiques du LAOG. NAOS<br />

en fin <strong>de</strong> test actuellement sera ouvert à la communauté dans quelques mois et divers chercheurs du LAOG<br />

utiliseront le temps garanti qui leur a été alloué en retour <strong>de</strong> l’investissement du laboratoire dans le projet. De<br />

même AVES <strong>de</strong>vrait aboutir à son tour à la phase d’exploitation.<br />

L’expertise du LAOG en optique adaptative à différents niveaux (système, interfaces, optomécanique) mais<br />

aussi en coronographie sera mise à profit pour participer à une réponse à appel d’offres <strong>de</strong> l’ESO pour<br />

l’instrument « Planet fin<strong>de</strong>r » (VLT-PF) constitué probablement d’une caméra et d’un système d’optique<br />

adaptative intégrés, à très grand rapport <strong>de</strong> Strehl. Cet instrument pourrait être le successeur naturel <strong>de</strong> NAOS,<br />

dans une version moins multi-usages.<br />

Les travaux <strong>de</strong> R&T sur les MMD passeront en phase prototype avec l’objectif <strong>de</strong> tester <strong>de</strong>s solutions pour les<br />

applications astronomiques liées à la mise en œuvre <strong>de</strong>s ELT (télescopes extrêmement grands) d’une part,<br />

requiérant un grand nombre d’actuateurs, et d’autres telles que l’opthalmologie. La question du lien entre le<br />

projet VLT-PF et les MMD restera ouverte pendant une pério<strong>de</strong> d’étu<strong>de</strong> d’un ou <strong>de</strong>ux ans.<br />

AMBER sera le projet majeur du LAOG avec la pério<strong>de</strong> d’intégration et test en <strong>2002</strong>. La pério<strong>de</strong> <strong>de</strong> livraison<br />

à l’ESO et le démarrage <strong>de</strong> l’exploitation à 2 puis 3 télescopes occupera les années 2003 et 2004. Les<br />

équipes investies dans ce projet <strong>de</strong>meureront très sollicitées pendant cette pério<strong>de</strong> qui verra aussi l’utilisation<br />

<strong>de</strong> partie du « temps garanti » du LAOG.<br />

La proposition faite en 2001, sur la base <strong>de</strong> l’expertise d’AMBER et <strong>de</strong> l’expérience IONIC, <strong>de</strong>vrait donner le<br />

jour à un projet <strong>de</strong> réalisation d’instrument <strong>de</strong> 2 n<strong>de</strong> génération du VLTI à vocation d’imageur, mettant à profit<br />

les avantages <strong>de</strong> l’optique intégrée pour la recombinaison <strong>de</strong> plus <strong>de</strong> 3 télescopes.<br />

Pour s’y préparer, les tests prévus <strong>de</strong> « clôture <strong>de</strong> phase » sur IOTA <strong>de</strong>vraient être poursuivis. En parallèle, le<br />

laboratoire est disposé, quoiqu’en secon<strong>de</strong> priorité, à équiper IOTA et/ou CHARA, aux Etats-Unis, d’un<br />

recombineur en optique intégrée.<br />

De la même manière, notre engagement aux côtés d’ALCATEL, au <strong>de</strong>là du contrat actuel, pourrait mener à<br />

une participation aux phases ultérieures dont, éventuellement, la réalisation d’un instrument « nulleur » sol<br />

pour le VLTI.<br />

Le « JMMC » verra sa mise en place sous sa forme pleinement opérationnelle dans le cours <strong>de</strong> ce<br />

<strong>quadriennal</strong>. Au <strong>de</strong>là <strong>de</strong> la structuration <strong>de</strong>s équipes associées à chaque projet, pour l’essentiel déjà en place,<br />

ce sont les moyens pour assurer les différents services prévus qui évolueront le plus. Plusieurs postes<br />

d’ingénieurs notamment sont nécessaires et programmés dans le temps. Les relations avec l’ESO, codifiées<br />

par un accord cadre bientôt signé, se préciseront avec la mise en place d’accords spécifiques à chaque<br />

produit livrable. Les liens du « JMMC » avec les <strong>de</strong>ux autres centres existant en Europe seront précisés en<br />

vue d’une interaction harmonieuse au bénéfice d’une même communauté d’utilisateurs du VLTI. Enfin <strong>de</strong>s<br />

besoins immobiliers se font jour pour l’accueil <strong>de</strong>s utilisateurs (cf. <strong>de</strong>man<strong>de</strong> <strong>de</strong> moyens).<br />

En parallèle, une participation mo<strong>de</strong>ste du LAOG au développement d’ALMA est prévue, en s’appuyant<br />

notamment sur les besoins communs au VLTI et à ALMA.<br />

La caméra « faible bruit » sera réalisée et opérationnelle en 2003. Le projet WIRCAM s’étalera sur 3 ans pour<br />

une exploitation démarrant en fin <strong>de</strong> <strong>quadriennal</strong>. Il mobilisera, quoiqu’à niveau sensiblement moindre, un<br />

personnel tant chercheur que technique au profil proche <strong>de</strong> celui engagé dans NAOS.<br />

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