Services d'observation
L’IAP est un Observatoire des Sciences de l’Univers (OSU). A ce titre il participe aux services nationaux d’observation (SNO) en astronomie et astrophysique, définis à l’échelle nationale par l’Institut National des Sciences de l’Univers (INSU) dans le cadre des Actions Nationales pour l'observation en Astronomie-Astrophysique, et dont bénéficie également la communauté astronomique internationale. Une base de données permet une recherche par OSU des services d'observation labellisés par l’INSU. Ces services d’observation sont déclinés en tâches de services scientifiques et constituent l’une des missions du corps des astronomes et astronomes adjointes et adjoints recrutés et évalués par le Conseil National des Astronomes et Physiciens (CNAP).
L’IAP est impliqué dans les services d'observation des Actions Nationales ANO2, ANO3, ANO4, ANO5 et ANOCC.
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ANO1 Métrologie de l'espace et du temps
- Tâche de service EUCLID
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La mission spatiale Euclid fut sélectionnée en 2012 par l'ESA dans le cadre des missions de classe M de son programme « Cosmic Vision », et le télescope fut lancé en juillet 2023. L'IAP est fortement appliqué dans cette mission, puisque le Consortium en charge de la construction des instruments scientifiques et de l'exploitation scientifique des données de la mission, est sous la responsabilité scientifique de Yannick Mellier, chercheur à l'IAP.
L'IAP est notamment responsable du traitement des images de l'instrument VIS (OU-VIS), des performances de bout en bout (« End-to-End »), et de l'organisation et du fonctionnement de la communication du Consortium. L'Institut contribue aussi au traitement des données sol de la mission, aux simulations des données simulées de l'instrument VIS, aux simulations numériques de modèles d'Univers et à l'exploitation scientifique des données, en particulier pour l'analyse et l'interprétation des distorsions gravitationnelles cosmologiques.
Les activités liées à Euclid constituent donc une importante composante des tâches de service de l'IAP. Elles s'échelonneront jusqu'en 2030 environ, et porteront sur le service ANO2 (« Instrumentation des télescopes et observatoires spatiaux ») et principalement ANO4 (« Grands relevés et sondages profonds »). 
Contact : Karim Benabed
- Tâche de service LISA
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LISA (Laser Interferometer Space Antenna) est une mission de classe L du programme Cosmic Vision de l’ESA qui observera pour la première fois les sources d’ondes gravitationnelles émettant entre 0.1 mHz et 1 Hz. Les sources attendues sont en nombre important et d’une grande diversité. LISA aura un impact scientifique important en astrophysique, cosmologie et physique fondamentale. Le lancement de la mission est prévu mi-2030. LISA est une constellation de 3 satellites en orbites héliocentriques mesurant leur inter-distance par interférométrie. La France a une contribution importante dans la mission avec la responsabilité du développement des équipements au sol de test et de vérifications de l’instrument et du centre d’analyse de données. Elle a également une contribution importante sur la gestion des performances. La collaboration LISA-France structure la communauté française et est organisée avec le CNES. Le service LISA a pour taches : 1) la conception et le développement des équipements au sol pour tester, valider et caractériser l’Interferometric Detection System et le Movable Optical SubAssembly ; 2) la conception, le développement, l’implémentation et l’exécution du Distributed Data Processing Center avec en particulier l’infrastructure, les chaînes de traitement de données (bruits et sources) et les simulations ; 3) la gestion des performances instrumentales et scientifiques et les opérations en vol.
- Contact : Marta Volonteri
- Tâche de service SPIRou
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SPIRou est un SpectroPolarimètre InfraRouge en développement pour le Télescope Canada-France-Hawaii (CFHT). Cet instrument de nouvelle génération a vu sa première lumière sur le ciel au CFHT en 2018. Ses objectifs principaux sont d'une part la recherche et la caractérisation de planètes telluriques dans la zone habitable autour d'étoiles M, et d'autre part l'étude de l'impact du champ magnétique sur la formation des étoiles et des planètes.
Ce projet est mené par un consortium international dans lequel la France tient le premier rôle ; Jean-François Donati (IRAP) en est le PI. Le CFHT a attribué à SPIRou le statut de Guest Instrument, et s'est engagé en 2013 à contribuer à son financement. La Région Île-de-France contribue elle aussi au financement de SPIRou en tant qu'équipement mi-lourd relevant de son Domaine d'intérêt majeur « Astrophysique et conditions d'apparition de la vie » (DIM ACAV). Une vingtaine de chercheurs franciliens sont associés à ce programme DIM ACAV, dont Guillaume Hébrard (IAP) est le responsable scientifique.
SPIRou permettra d'atteindre une haute précision en polarimétrie et vélocimétrie radiale dans le domaine spectral des bandes JHK (de 0,98 à 2,35 microns). Il s'agit d'un spectrographe échelle à haute-résolution entièrement situé dans un cryostat. L'injection se fait par fibres à sections octogonales depuis un module Cassegrain doté d'un polarimètre achromatique. Cet instrument s'appuie sur l'expérience acquise lors de la construction et l'utilisation des spectrographes SOPHIE (OHP), HARPS (ESO) et HARPS-N (TNG) d'une part, et des polarimètres ESPaDOnS (CFHT) et NARVAL (TBL) d'autre part.
Deux types de tâches de services liées à SPIRou sont proposées à l'IAP dans le cadre du service d'observation ANO2 (instrumentation des grands observatoires sols et spatiaux) :- Comme ses prédécesseurs, SPIRou est pourvu d'un logiciel de réduction automatique des données (DRS, data reduction software). Cette DRS permet notamment d'avoir en temps réel au télescope la réduction des spectres et l'extraction de données. La tâche de service consiste à participer au développement du code en ce qui concerne les aspects spécifiques liés à la spectropolarimétrie, à la vélocimétrie et à la soustraction des raies telluriques. Il s'agira par la suite de participer aux tests de la DRS et à sa validation, via des données simulées et réelles. Ce travail se fait en collaboration avec les autres laboratoires français impliqués (IRAP, IPAG, LAM). Cette tâche a pu débuter dès 2014 et s'est prolongée après la première lumière de l'instrument pour la validation sur le ciel, puis durant ses opérations par le suivi de ses performances et des améliorations logiciels.
- Une fois l'instrument SPIRou assemblé, il s'agit de participer aux tests d'acceptance et au contrôle qualité sur son lieu d'intégration à Toulouse (à partir de 2015), puis à la validation scientifique sur le ciel à Hawaii (à partir de 2016). Les différents partenaires de SPIRou participeront à ces tâches, et notamment les membres franciliens via le programme DIM ACAV. En complément du suivi logiciel, un suivi instrumental sera nécessaire tout au long de la vie de l'instrument afin de vérifier très régulièrement ses performances, notamment en terme de précision en vélocimétrie radiale et en polarimétrie, voire de les améliorer par d'éventuels développements techniques (par exemple l'implémentation d'un étalon en vitesse radiale utilisant un peigne de fréquence laser). Ces travaux sont également utiles pour la préparation d'instruments de générations suivantes.
À noter que les tâches de service de SPIRou sont bien sûr susceptibles d'évoluer au cours du développement et de la mise en fonction de l'instrument.
- Contact : Guillaume Hébrard
- Tâche de service SVOM
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SVOM est un projet de satellite sino-français dédié à l'étude des sursauts gamma et à leur utilisation pour la cosmologie. Le satellite disposera à bord d'un télescope à masque codé en X et gamma, ECLAIRS, d'un spectromètre gamma, GRM, d'un télescope dans le domaines des X mous, MXT, et d'un télescope dans le visible, VT. Les instruments ECLAIRs et MXT sont sous responsabilité française, les instruments GRM et VT sous responsabilité chinoise. Des instruments au sol complètent ce dispositif : des caméras optiques à grand angle pour la recherche de contreparties optiques simultanées aux sursauts gamma (GWAC, instrument chinois), et des télescopes robotiques pour le suivi de la rémanence précoce dans l'optique et le proche infrarouge (GFT).
La chaîne de détection est la suivante : détection et localisation d'un sursaut gamma par ECLAIRs, re-pointage du satellite, détection par MXT puis VT et affinage de la localisation. Les positions sont transmises en temps réel au sol pour le suivi automatique par les instruments dédiés du projet SVOM et la diffusion sur les réseaux d'alertes sursauts gamma habituels. Le projet permet une couverture spectrale de l'émission du sursaut gamma proprement dit, en gamma, X et visible (GRM, ECLAIRs et GWAC) et de sa rémanence en X, optique et proche infrarouge (MXT, VT, GFT).
Plusieurs laboratoires français sont impliqués dans SVOM, en particulier le CEA, l'IRAP, le LAM, l'APC et l'IAP. L'Institut d'Astrophysique de Paris comporte trois collaborateurs du projet SVOM, F. Daigne, R. Mochkovitch et P. Petitjean. F. Daigne est en charge du programme scientifique sur les sursauts gamma. Les contributions de l'Institut au projet portent sur les points suivants :- préparation scientifique : simulations de la population de sursauts gamma qui sera détectée par SVOM ; optimisation des caractéristiques des algorithmes de détection, de la stratégie de suivi, etc.
- contribution au segment sol de la partie française ; définition des produits scientifiques du programme principal « sursauts gamma » ; développement d'une partie de la partie de la chaîne de traitement des données, celle concernant les produits scientifiques de haut niveau, qui combinent des mesures obtenues par plusieurs instruments de SVOM lors de l'observation d'un sursaut gamma.
Après une longue période d'incertitude programmatique, un accord stratégique entre les agences spatiales chinoise (CNSA) et française (CNES) a confirmé, en avril 2014, la poursuite du projet avec signature d'un mémorandum d'entente au printemps. La date de lancement est prévue pour 2020, au plus tard. Les contributions de l'IAP évoquées ci-dessus sont susceptibles d'évoluer lorsque ce cadre sera précisé.
ANO3 Stations d'observation- Tâche de service Observatoires au Chili : APEX/ArTéMiS
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L’ESO (European Southern Observatory) gère trois sites d'observation de classe internationale répartis dans la région chilienne du désert d'Atacama : La Silla, Paranal et Chajnantor. La France contribue directement au budget de l’ESO à hauteur de 17% et indirectement via la construction d’instruments et une participation aux développements d’infrastructures. Sur le plateau de Chajnantor à plus de 5000 m d'altitude, l'ESO exploite ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), un réseau de 66 antennes avec des lignes de base pouvant atteindre 16 km, et exploitait jusqu'à fin 2022 APEX (Atacama Pathfinder Experiment), un télescope de 12 mètres de diamètre observant aussi dans le domaine millimétrique et submillimétrique. La gestion d'APEX a été reprise par le MPG (Max-Planck Gesellschaft).
Le SNO proposé par l'Observatoire des Sciences de l'Univers de l'Université Paris-Sud (OSUPS) et l'IAP s'intitule « Gestion et traitement des données de la caméra submillimétrique ArTéMiS sur le télescope APEX ». La caméra ArTéMiS construite par le CEA est offerte à l'ensemble de la communauté astrophysique. Elle comprend deux matrices de milliers de bolomètres et cartographie le ciel simultanément à 350 et 450 microns par des observations de balayage, avec une résolution angulaire de 8 à 10 secondes d'arc, améliorée d'un facteur 3.5 par rapport à la caméra SPIRE sur le télescope Herschel. Les observations avec ArTéMiS ont pour but d'étudier l'émission de la poussière dans la Voie Lactée et les autres galaxies et de déterminer ses conditions physiques (densités de colonne et températures) à haute résolution (par rapport à Herschel).
Le service comprend le travail d'étalonnage et de suivi de la caméra ArTéMiS sur le ciel, avec mise à disposition des données calibrées, ainsi que le traitement et l'analyse des données d'observation qui en sont issues. La tâche prise en charge à l'IAP concerne plus spécifiquement les développements logiciels pour la soustraction du bruit instrumental et atmosphérique, ainsi que la production de cartes hybrides combinant de façon optimale l'émission étendue détectée par la caméra SPIRE et l'émission compacte détectée par la caméra ArTéMiS.
Ces développements utilisent comme banc de test les données du Large Program (LP) de l'ESO « Core And Filament Formation/Evolution In Natal Environments » (CAFFEINE), et sont mis à profit pour son exploitation. CAFFEINE est un relevé complet des nuages moléculaires les plus denses de la Voie Lactée (A_V > 40) jusqu'à une distance de 3 kiloparsecs, à une résolution spatiale inférieure à 0.1 parsec. - Contact : Hélène Roussel
ANO4 Grands relevés, sondages profonds et suivi à long terme- Tâche de service EUCLID
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La mission spatiale Euclid fut sélectionnée en 2012 par l'ESA dans le cadre des missions de classe M de son programme « Cosmic Vision », et le télescope fut lancé en juillet 2023. L'IAP est fortement appliqué dans cette mission, puisque le Consortium en charge de la construction des instruments scientifiques et de l'exploitation scientifique des données de la mission, est sous la responsabilité scientifique de Yannick Mellier, chercheur à l'IAP.
L'IAP est notamment responsable du traitement des images de l'instrument VIS (OU-VIS), des performances de bout en bout (« End-to-End »), et de l'organisation et du fonctionnement de la communication du Consortium. L'Institut contribue aussi au traitement des données sol de la mission, aux simulations des données simulées de l'instrument VIS, aux simulations numériques de modèles d'Univers et à l'exploitation scientifique des données, en particulier pour l'analyse et l'interprétation des distorsions gravitationnelles cosmologiques.
Les activités liées à Euclid constituent donc une importante composante des tâches de service de l'IAP. Elles s'échelonneront jusqu'en 2030 environ, et porteront sur le service ANO2 (« Instrumentation des télescopes et observatoires spatiaux ») et principalement ANO4 (« Grands relevés et sondages profonds »).
- Contact : Karim Benabed
- Tâche de service Gaia
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La mission Gaia de l'Agence Spatiale Européenne dont le télescope fut mis en orbite en 2013, renouvèle notre compréhension de la Voie Lactée en cartographiant en trois dimensions plus d'un milliard d'étoiles et des millions de galaxies et quasars. La dernière publication de données de 2022 (DR3) a révélé des détails sur 470 millions d'étoiles, 10 millions de galaxies et quasars et d'autres objets, étendant notre connaissance de l'Univers à une précision inédite. L’engagement de l’IAP, renouvelé en 2024, est motivé par l’exploitation du DR3 et les futures publications de données DR4 (2025) et DR5 (2030), en collaboration avec des partenaires nationaux et internationaux.
Le SNO Gaia, coordonné à l’Observatoire de Paris, vise à soutenir le « Data Processing and Analysis Consortium » (DPAC) de la mission dans l’exploitation des données. L'engagement de l’IAP dans le projet concerne l'étude des galaxies et des quasars depuis le début de la mission (Brigitte Rocca), et la gestion des alertes Gaia depuis 2015 (Michel Dennefeld) : des observations répétées de Gaia qui suivent les variations photométriques significatives de sources comme les étoiles à éruption ou variables telles que les novae et supernovae, ainsi que les noyaux actifs de galaxies et les quasars. L'IAP doit affiner la classification des alertes, une préparation essentielle pour l'arrivée du télescope Rubin, dédié à la surveillance du ciel avec plus d'un million d'alertes attendues par nuit. L'implication de l'IAP dans le développement du spectrographe MISTRAL à l'OHP souligne son rôle central dans l'avancement de l'astrophysique multi-longueurs d'ondes des objets variables. En outre, le réseau de collaboration avec les astronomes amateurs axé sur le suivi spectroscopique des alertes Gaia, illustre l'importance de la communauté dans le succès de ces initiatives scientifiques.
Dans le cadre de ce SNO, l'IAP se concentre également sur des domaines clés tels que l'étude de la Voie Lactée, de galaxies proches (z=0 à 0.5) de types variés, et leur évolution depuis les galaxies lointaines (z>3) qui seront observées avec le satellite Euclid, les radiogalaxies dont l'histoire est liée à la formation des trous noirs supermassifs. Ces analyses utilisent les codes PEGASE, développés à l’IAP, dont la dernière version PEGASE.3 (2019) adaptée aux filtres de Gaia, Euclid, JWST etc., permet des prédictions précises de masses, métaux, raies (émission et absorption) de populations stellaires et de galaxies proches ou lointaines. PÉGASE-HR, avec sa haute résolution spectrale, est particulièrement adapté aux observations du spectromètre à vitesse radiale RVS de Gaia. - Contact : Brigitte Rocca-Volmerange (galaxies, QSO) , Michel Dennefeld (alertes)
- Tâche de service SPIRou Legacy Survey
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Le relevé SPIRou baptisé « SPIRou Legacy Survey » (SLS) se concentre sur deux thèmes scientifiques principaux : (i) la détection et la caractérisation des systèmes planétaires des naines M du voisinage solaire ; (ii) l’étude de l’impact du champ magnétique sur la formation stellaire et planétaire. Un total de 300 nuits CFHT a d’ores et déjà été alloué au SLS qui rassemble un large consortium scientifique international ouvert à tout membre de la communauté française et canadienne qui souhaite s’y impliquer.
Le service inclut les opérations qui accompagnent habituellement un relevé de cette ampleur, notamment (i) son suivi tout au long des observations, (ii) son évolution en fonction des besoins, (iii) la réduction, l’analyse et le contrôle qualité des données, notamment à chaque nouvelle version de la chaîne de traitement des données, et (iv) l’archivage et la mise à la disposition des données et métadonnées du SLS (via la base PolarBase) vers la communauté scientifique dans son ensemble à la fin du relevé. - Contact : Guillaume Hébrard
- Tâche de service Grands relevés spectroscopiques avec WEAVE
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L'instrument WEAVE est un nouveau spectrographe sur le télescope William Herschel à La Palma (Iles Canaries, Espagne), dont les activités commencent en 2024 pour une durée d'environ 7 ans. L'instrument comporte un spectrographe multi-objet (près de 1000 fibres), 1 unité à integrale de champ (IFU) large, et 20 mini-IFU. Huit relevés vont être menés avec ce spectropraphe.
L'objectif de cet ANO4 est de fournir les services nécessaires à la préparation, la conduite, et l’analyse systématique de deux relevés dans lesquels la France a un rôle prépondérant :- Le complément au sol de la mission Gaia (coordonné à l'Observatoire de la Côte d'Azur), qui vise à obtenir les vitesses sur la ligne de visée et le composition chimique de la partie faible du catalogue Gaia. Les trois relevés galactiques combinés produiront 3 à 4 millions de spectres stellaires.
- Un relevé de QSOs (coordonné au Laboratoire d'Astrophysique de Marseille) dédié à la mesure du milieu intergalactique observé en absorption sur la ligne de visée. Ce relevé fait suite aux relevés BOSS et eBOSS et sera complémentaire du relevé DESI. Le relevé WEAVE produira près de 400 000 spectres de QSOs à grand dcalage vers le rouge.
- Contact : Pasquier Noterdaeme
ANO5 Centres de traitement, d'archivage et de diffusion des données- Tâche de service GASPIC
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Le service d'observation GASPIC (qui résulte de la fusion des SNOs GAZPAR et ASPIC) propose des outils pour la mesure des redshifts photométriques et spectroscopiques ainsi que des paramètres physiques à partir de méthodes d'ajustement de distributions spectrales d'énergie (SED) de référence sur des données multi-couleur et des spectres. Ce service repose pour le moment sur quatre logiciels publics développés au LAM et à l'IAP: BEAGLE, CIGALE, Hyperz et Le Phare. Des techniques d'ajustement de SED exploitant les données disponibles de l’ultraviolet lointain à l'infrarouge lointain (FUV-FIR) et en modélisant la SED des différents composants d'une galaxie (étoiles, gaz, AGN, poussières) sont utilisées. Chacun de ces codes possède ses spécificités et l’utilisation de ces codes est complexe. Une mission de ce SNO est d'offrir un soutien aux utilisateurs de ces codes. De plus, une interface web permettant aux utilisateurs de déposer des catalogues photométriques, analysés ensuite par les experts du SNO, est proposée. Pour chaque objet d'un catalogue, on obtient alors le redshift photométrique, une classification par type étoile/galaxie/QSO ainsi que les principales caractéristiques physiques des galaxies (masse stellaire, taux de formation d'étoiles, atténuation, luminosité infrarouge etc.). Les experts scientifiques du SNO fournissent à l'utilisateur les fichiers de configuration utilisés et de nombreux tests de qualité. Des outils permettant la mesure des redshifts spectroscopiques (AMAZED) seront prochainement intégrés au service.
- Contact : Stéphane Charlot
ANOCC Codes communautaires- Tâche de service RAMSES
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Le SNO RAMSES vise à soutenir le développement, la maintenance, et l’exploitation du code RAMSES, l’un des instruments numériques que notre communauté (tous PN confondus) utilise le plus sur les grands centres de calcul nationaux et européens.
Le SNO s'articule autour des 4 tâches de service suivantes :
- T1 - Animation et pilotage du service
- T2 - Animation et formation de la communauté
Organisation d’événements clés (réunions annuelles du SNO et de la communauté RAMSES internationale), organisation d’actions de formation régulières (écoles RAMSES pour utilisateurs et pour développeurs). Animation d’un support aux utilisateurs et aux développeurs, maintenance d’un annuaire. - T3 - Intégration continue de développements communautaires
Il s’agit d’intégrer des développements produits chaque année par la communauté internationale dans la version publique de RAMSES. Cela comprend l’adaptation éventuelle du code à la version publique de RAMSES, la validation des résultats et des performances, la documentation (pour utilisateurs et développeurs), et éventuellement la construction de tutoriels associés pour les écoles. - T4 - Préparation à l’exascale
Participation au développement de prototypes exascale, portage de modules physiques RAMSES dans ces prototypes, tests.
- Contact : Yohan Dubois
ANO2 Instrumentation des grands observatoires au sol et spatiaux
UMR7095 - Institut d'Astrophysique de Paris - 98 bis boulevard Arago - 75014 Paris - Tél. 33 (1) 44 32 80 00 - Fax 33 (1) 44 32 80 01 | Contact | Accès | Plan du site |
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