La mission Gaia. Cartographie du ciel en 6D. Le successeur d Hipparcos. Carine Babusiaux. Hipparcos GEPI. Limite de complétude. 1.

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1 La mission Gaia Cartographie du ciel en 6D Carine Babusiaux GEPI Le successeur d Hipparcos Magnitude limite Limite de complétude Nombre d étoiles Programme d observation Système solaire Quasars Galaxies Supernovae, exoplanètes Hipparcos Pre-sélection 48 astéroïdes + 3 sat Gaia x 10 6 (V<15) 1.3 x 10 9 (V<20) Détection à bord 10 5 à 10 6 (nouveaux) 5 x 10 5 > 10 6!

2 Le successeur d Hipparcos Précision astrométrique! " /" < 1%! " /" < 10% Vitesse radiale Photométrie Spectroscopie Hipparcos 1 mas (V<9) 1-3 mas (V>9) 150 étoiles étoiles - (Hp, B T, V T ) - Gaia 7 µas (V<12) 25 µas (V=15) 300 µas (V=20) 11 x 10 6 étoiles 150 x 10 6 étoiles 2-10 km/s (V<17) Spectro-photométrie nm R = (V<16-17) - Positions - Distances - Mouvements propres - Vitesses radiales - Caractéristiques physiques Températures, masses, compositions chimiques, L Univers en 6D

3 La Galaxie en 6D! Etude de toutes les populations stellaires! Dans toutes les structures galactiques Disque: mince, épais, bras spiraux, warp, ceinture de Gould, amas Halo: amas globulaires, courants d étoiles, reliquats de galaxies naines, Bulbe: bulbe interne, externe, barre, anneau stellaire, Positions & vitesses, A V, paramètres physiques, binarité # Fonction de masse initiale # Taux de formation stellaire # Evolution chimique # Potentiel gravitationnel & matière noire Formation et évolution de notre Galaxie Les galaxies! Etoiles individuelles des galaxies proches (galaxies naines, M31) Distance moyenne : Sagittarius (~1%) LMC, SMC (~10%) Mouvements propres : séparation des étoiles membres Dynamique interne, effets de marées, Dynamique du Groupe Local! Calibration des échelles de distance (Céphéïdes, RRlyrae, Mira, PN ) Magnitudes absolues + dépendances (métallicité, âge, )! Plusieurs millions de galaxies! ~ supernovae! > quasars

4 Physique stellaire! Calibration des luminosités! Structure fine du diagramme H-R! Paramètres physiques T eff, logg, Z, (spectrophotometrie et spectroscopie) Masses (binaires, microlentilles) Rayon (binaires à éclipse)! Variabilité! Etoiles rares en grand nombre! Nouvelles étoiles rares!! Confrontation avec les modèles structure interne évolution stellaire Objets du système solaire & relativité! Objets du système solaire: > 10 5 nouveaux astéroïdes, near-earth objects, Trojans, ceinture de Kuiper Orbites, masses, diamètres, taxonomie, binarité! Physique fondamentale : relativité générale Déflexion des rayons lumineux par le Soleil et les plus grosses planètes Facteur de précession du périhélie des astéroïdes Variation séculaire de la constante de la gravitation Ondes gravitationnelles

5 Le satellite Bouclier thermique D=10m Payload Module Two primary mirrors 1.45x0.5 m2 f = 35 m Plan Focal

6 Plan Focal SM1-2 AF1-9 BP RP RVS Spectro-photometrie & Spectroscopie Blue photometer: nm Red photometer: nm V=16 final Spectroscopy: nm (resolution 11,500) single

7 Balayage du ciel 45 o Spin axis: Scan rate: Spin period: 45 o to Sun 60 arcsec/s 6 hours Principe de la réduction des données Scan width: 0.7 Sky scans (highest accuracy along scan) 1. Object matching in successive scans 2. Attitude and calibrations are updated 3. Objects positions etc. are solved 4. Higher terms are solved 5. More scans are added 6. System is iterated

8 Préparation de la mission Re-assessment: Ariane-5 # Soyuz Concept & Technology Study (ESA) ESA acceptance Technology Development Design, Build, Test Launch Cruise to L2 Data Analysis AO Data Analysis Early Data Observations Catalogue Traitement des données! Important volume de données > 1 milliard d étoiles et des galaxies, des astéroïdes, ~700 milliards de mesures astrométriques. ~150 milliards de mesures photométriques. ~15 milliards de mesures spectroscopiques. Environ 1 pb de données.! Important volume de calcul Consacrer 1 seconde CPU à chaque étoile: 30 ans de réduction de données! Traitements complexes (e.g. auto-calibration) et itératifs.

9 Connectivité des données Données Astrométriques Vitesse radiale Modèle de base Binaires Accélérations Formulation relativiste Termes métriques ordre supérieur Caractérisation astrophysique et diagnostics: L, T eff, Fe/H, logg Calibration Attitude Solution Itérative Astrométrique CCD Lien système référence/radio Variabilité Spectro- Photométrie Imagerie objets Corrélation objets Objets à grand mouvement Effets de détection/sélection Calibration chromaticité Objets système solaire Structure du Consortium! Structuré en 9 «Coordination Units» CU1 Architecture et base de données CU2 Simulation des données Gaia CU3 Astrométrie CU4 Traitement des objets : Systèmes multiples (étoiles binaires, exo-planètes, ) Système solaire Objets étendus (galaxies, ) CU5 Photométrie CU6 Spectroscopie CU7 Variabilité (étoiles variables, ) CU8 Classification (galaxies, étoiles, ) & paramétrage. CU9 Réalisation du catalogue Gaia Pas encore active

10 Gaia DPAC organisation F. Jansen