L’IAP est un Observatoire des Sciences de l’Univers (OSU). A ce titre il participe aux services nationaux d’observation en astronomie et astrophysique, définis à l’échelle nationale
par l’Institut National de l’Univers (INSU), et dont bénéficie également la communauté astronomique internationale. Ces services d’observation sont déclinés
en tâches de services scientifiques et constituent l’une des missions du corps des astronomes et astronomes adjoints recruté.e.s et évalué.e.s par
le Conseil National des Astronomes et Physiciens (CNAP).
On peut consulter la liste des services nationaux labellisés par l’INSU dans le cadre des Actions Nationales pour l'observation en Astronomie-Astrophysique. Une base de données permet une recherche des services d'observation par OSU.
La mission spatiale Euclid fut sélectionnée en 2012 par l'ESA dans le cadre des missions de classe M de son programme « Cosmic Vision ».
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 SO2 (« Instrumentation des télescopes et observatoires spatiaux ») et principalement
SO4 (« Grands relevés et sondages profonds »).
Herschel est un observatoire spatial de l'ESA, lancé en mai 2009 conjointement avec Planck.
Il réalise des observations pointées dans la fenêtre infrarouge et submillimétrique, entre 60 et 670 microns, dans de
nombreux modes photométriques et spectroscopiques (http://herschel.esac.esa.int). Il cible tous les environnements contenant
des poussières et du gaz froid ou tiède, depuis le système solaire, les proto-étoiles et disques circumstellaires, le milieu
interstellaire de la Voie Lactée et des galaxies proches, et le milieu intergalactique, jusqu'aux galaxies les plus lointaines
observées à ce jour. La communauté des utilisateurs d'Herschel est donc très vaste.
La tâche de service actuellement effectuée à l'IAP se décompose en deux parties.
(1) Participation à l'Instrument Control Center de l'instrument SPIRE :
Les Instrument Control Centers (ICC, un pour chacun des trois instruments d'Herschel) sont en charge de la définition des modes d'observation, de la fourniture des logiciels de commande de l'instrument et de préparation des observations, de toutes les étapes de la calibration, de la fourniture de logiciels de traitement et d'analyse des données, du suivi de l'instrument en vol, et de la définition des principes d'archivage des données.
Le travail fourni à l'IAP pour l'ICC de SPIRE consiste à participer à la validation du pipeline pour les données acquises en mode de balayage, et de la documentation associée. Diverses améliorations ont également été proposées, notamment dans l'optique d'une calibration en flux plus précise pour les sources étendues.
(2) Cartographie grand champ avec les instruments PACS et SPIRE :
Le logiciel Scanamorphos a été développé pour répondre au besoin d'outils interactifs de cartographie grand champ (qui concerne les données acquises en mode de balayage) allant au-delà des outils automatiques inclus dans le pipeline. Ses fonctionnalités incluent : la soustraction des dérives basse-fréquence (bruit thermique et bruit de scintillation) en mettant à profit toute la redondance disponible ; l'élimination des artefacts haute-fréquence ; la projection sur le ciel des données corrigées et des erreurs associées. Le développement a bénéficié d'interactions régulières avec les ICC de PACS et SPIRE (et réciproquement).
Scanamorphos est accessible à l'ensemble de la communauté (la première version publique a été distribuée en juillet 2010), et régulièrement mis à jour. Le service fourni comporte également une assistance aux utilisateurs (réponses détaillées aux questions, correction des bugs signalés, suivi des suggestions d'amélioration). Plusieurs programmes de temps garanti et de temps ouvert l'utilisent pour produire leurs cartes photométriques de qualité scientifique.
site web : http://www2.iap.fr/users/roussel/herschel
Planck est une mission spatiale de l’ESA (ESA - Planck) lancée en 2009. Son but est de fournir le relevé le plus précis (en résolution et
sensibilité) du ciel aux fréquences micro-ondes, en intensité et en polarisation. Son objectif scientifique primaire est la mesure des anisotropies de
température et de la polarisation du rayonnement de fond micro-onde, relique du big-bang. Néanmoins, ces cartes ont aussi de nombreuses autres applications
astrophysiques, par exemple sur les propriétés de notre galaxie, ou pour la détection d’amas par effet SZ. Ces données intéressent donc une communauté
très large, bien au-delà même des communautés « extragalactique » et « cosmologie ».
L’IAP occupe une place importante dans cette mission depuis des années, durant les étapes de préparation, et maintenant de suivi et d’exploitation scientifique des
données. En particulier, l’IAP coordonne les activités de réductions de données et est responsable de celle dites de niveau L2 (des données brutes aux cartes du ciel)
de l’instrument HFI (http://public.planck.fr/). À ce titre, l’IAP héberge des tâches de services liées à différents aspects de ces rôles de coordination. Ainsi, sont
réalisés à l'IAP, dans le cadre des opérations de réduction de données :
Par ailleurs, c’est aussi à l’IAP qu’est maintenu la bibliothèque de calcul de transformées en harmoniques sphériques et de pixellisation de la sphère Healpix, dont l'intérêt est évident pour Planck, mais qui profite bien plus largement à toute la communauté astrophysique travaillant sur des relevées d’une fraction importante du ciel.
Enfin, l’IAP coordonne l’édition du site web de vulgarisation public.planck.fr qui diffuse à destination du public des informations sur la mission Planck et ses résultats, ainsi qu’une base de connaissance accessible au plus grand nombre sur sa mission primaire.
SPIRou est un SpectroPolarimètre InfraRouge en développement pour le Télescope Canada-France-Hawaii (CFHT). Cet instrument de nouvelle génération verra sa première
lumière sur le ciel au CFHT en 2017. 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 SO2 (instrumentation des grands observatoires sols
et spatiaux) :
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.
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 :
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.
A la suite du Sloan Digital Sky Survey(SDSS), un nouveau relevé (BOSS) a été initié autour de trois grands thèmes scientifiques :
L'IAP occupe une place importante dans le projet BOSS. Il est responsable en particulier de la production du catalogue de quasars, qui implique la vérification systématique des objets observés, leur classification, la détermination des décalages spectraux et la mise en forme du catalogue. C'est une responsabilité très importante vis-à-vis de la collaboration mais aussi de la communauté internationale puisque de nombreuses études scientifiques se feront directement à partir de ce catalogue. L'IAP est également fortement impliqué dans l'interprétation scientifique des données, en particulier à l'aide de simulations numériques.
Le projet BOSS s'étalera sur les cinq prochaines années. Les tâches de services comprennent la vérification des identifications faites par le pipeline pour les 500,000 objets observés par BOSS, la mise en place et la maintenance de la banque de données quasars, la mise en forme des différentes publications de données internationales ainsi que la mise en place du miroir français de SDSS-III.
La mission spatiale Euclid fut sélectionnée en 2012 par l'ESA dans le cadre des missions de classe M de son programme « Cosmic Vision ».
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 SO2 (« Instrumentation des télescopes et observatoires spatiaux ») et principalement
SO4 (« Grands relevés et sondages profonds »).
Planck est une mission spatiale de l’ESA (ESA - Planck) lancée en 2009. Son but est de fournir le relevé le plus précis (en résolution et
sensibilité) du ciel aux fréquences micro-ondes, en intensité et en polarisation. Son objectif scientifique primaire est la mesure des anisotropies de
température et de la polarisation du rayonnement de fond micro-onde, relique du big-bang. Néanmoins, ces cartes ont aussi de nombreuses autres applications
astrophysiques, par exemple sur les propriétés de notre galaxie, ou pour la détection d’amas par effet SZ. Ces données intéressent donc une communauté
très large, bien au-delà même des communautés « extragalactique » et « cosmologie ».
L’IAP occupe une place importante dans cette mission depuis des années, durant les étapes de préparation, et maintenant de suivi et d’exploitation scientifique des
données. En particulier, l’IAP coordonne les activités de réductions de données et est responsable de celle dites de niveau L2 (des données brutes aux cartes du ciel)
de l’instrument HFI (http://public.planck.fr/). À ce titre, l’IAP héberge des tâches de services liées à différents aspects de ces rôles de coordination. Ainsi, sont
réalisés à l'IAP, dans le cadre des opérations de réduction de données :
Par ailleurs, c’est aussi à l’IAP qu’est maintenu la bibliothèque de calcul de transformées en harmoniques sphériques et de pixellisation de la sphère Healpix, dont l'intérêt est évident pour Planck, mais qui profite bien plus largement à toute la communauté astrophysique travaillant sur des relevées d’une fraction importante du ciel.
Enfin, l’IAP coordonne l’édition du site web de vulgarisation public.planck.fr qui diffuse à destination du public des informations sur la mission Planck et ses résultats, ainsi qu’une base de connaissance accessible au plus grand nombre sur sa mission primaire.
Le James Webb Space Telescope (JWST) est développé par la NASA, l'Agence Spatiale Européenne (ESA) et l'Agence Spatiale Canadienne (CSA). Son lancement est prévu fin 2018, et la mission durera au minimum cinq ans, avec un objectif de dix ans. Le JWST est doté d'un miroir primaire de 6.5 mètres de diamètre, et de quatre instruments : NIRCam, une caméra en proche infrarouge (0.6 à 5 microns) ; NIRSpec, un spectrographe polyvalent et à large champ de vue dans l’infrarouge proche (0.6 à 5 microns) ; MIRI, une caméra et un spectrographe dans l’infrarouge moyen (5 à 28 microns) ; et NIRISS, une caméra et un spectrographe dans l’infrarouge proche (0.6 à 5 microns).
Le temps d'observation sera partagé entre temps garanti et temps ouvert, ce dernier faisant l'objet d'appels à propositions annuels et comprenant des programmes-clés. Les instruments ont été conçus notamment pour répondre à des questions majeures dans les domaines de la cosmologie et de l'évolution des galaxies, par exemple en permettant la détection de la première génération d'étoiles dans les galaxies primordiales. La communauté française, qui participe déjà aux programmes de temps garanti via l'ESA (dont la part est de 15%), participera également aux relevés profonds en temps ouvert, pour lesquels il est important qu’elle se fédère.
Le service d’observation proposé (1) par les trois OSU partenaires, l’Observatoire de Lyon (responsable du service), l’IAP et l’Institut Pythéas, a pour objet tous les volets techniques de la préparation, la mise en œuvre, l'exploitation et le suivi des relevés profonds. Il s'agira de définir l'architecture de l'ensemble des champs profonds, de réaliser des simulations pour optimiser la stratégie d'observation et caractériser les biais d'analyse, d'organiser le suivi avec d'autres instruments, de générer des catalogues de paramètres physiques avec leurs incertitudes, et de mettre rapidement à disposition de la communauté l'ensemble des données, outils et catalogues.
Les trois instituts ont fourni une contribution importante au développement des instruments et des outils logiciels. L'IAP, en particulier, a élaboré depuis plusieurs décennies des outils sophistiqués d'analyse spectrale dédiés à l'extraction de paramètres physiques d'observations multi-longueurs d'onde de galaxies. Le dernier en date, BEAGLE (BayEsian Analysis of GaLaxy sEds) a été optimisé pour le JWST, et a été adopté comme principal outil de modélisation pour la préparation des programmes de temps garanti par les équipes scientifiques des instruments NIRSpec (ESA) et NIRCam (NASA). Cet outil sera utilisé massivement dans le cadre de cette tâche de service, tant pour l'exploitation des simulations que pour l'analyse des données.
(1) SNO - JWST Extragalactic Deep Legacy Surveys
Le service d'observation GAZPAR 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 trois logiciels publics développés au LAM et à l'IAP: BEAGLE, CIGALE et Le Phare (en 2018, de nouveaux codes dont Hyperz seront intégrés). Des techniques d'ajustement de SED (Spectral Energy Distribution) exploitant les données disponibles de l’ultraviolet 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'une part 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. En 2019, des outils permettant la mesure des redshifts spectroscopiques (AMAZED) seront intégrés au service.
Terapix est un centre national de traitement d’images astronomiques créé en 1997 et installé à l’IAP.
Il est dédié à la gestion et à la production des données provenant des grands imageurs panoramiques et les grands relevés photométriques
et d’imagerie du ciel des domaines visible et infrarouge. Il doit répondre à trois objectifs de service :
Terapix a une véritable vocation nationale de service pour sa communauté et doit répondre aux sollicitations des demandeurs ou des besoins des grands relevés. Terapix participe aussi à la conception et au développement des pipelines et des logiciels de traitement des projets Euclid, LSST et d’autres futurs grands relevés.
AstrOmatic est un service de support à la communauté des logiciels de traitement et d'analyse automatique de données d'imagerie astronomique. Le service
inclut notamment la maintenance d'un site internet dédié (astromatic.net), d'un
forum utilisateur, la rédaction de notes sur un bloc (blog) technique et de documentation utilisateur, et le support
du code proprement dit (réponse aux questions, aux rapports de bogues et aux suggestions de nouvelles fonctionnalités). Un rapport d'activité pour la
période 2009-2010 est disponible en téléchargement.
La suite de logiciels AstrOmatic est devenue, au fil des ans, un moyen standard de réduction des relevés d'imagerie astronomique. Elle a été déposée
à l'Agence de Protection des Programmes (APP) par le CNRS en 2010. De nombreux pipelines reposent aujourd'hui,
au moins en partie, sur les logiciels AstrOmatic (notamment TERAPIX à l'IAP,
AstroWISE à Groningen, Leiden, Munich et Naples, Theli à Bonn, ou encore DESDM au
NCSA). Les logiciels AstrOmatic sont inclus dans de nombreuses distributions Linux et
sont installés dans la plupart des instituts de recherche astrophysique. Ainsi tous les astronomes qui n'ont pas forcément accès à des centres dédiés
peuvent disposer d'outils standards, libres et maintenus sur le long terme, qui leur permettent de réduire et d'analyser facilement de grandes quantités
de données.
AstrOmatic est historiquement lié aux grands relevés photométriques (DeNIS, EIS, CFHTLS, DES) et aux activités de réductions massives
de données à l'IAP (TERAPIX est un partenaire privilégié). Cette tâche de service rentre donc dans la catégorie Traitement de données et peut
concerner tout candidat suffisamment expérimenté en imagerie (la rédaction de documentation et le support utilisateur ne nécessitent pas de connaissances
en programmation).
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