L ABORATOIRE D A STROPHYSIQUE DE M ARSEILLE. ESA / PACS & SPIRE Consortium, LAM, HOBYS Key Programme Consortia. LAM/CNRS_Photothèque NASA/ESA

Transcription

1 LAM/CNRS_Photothèque ESA / PACS & SPIRE Consortium, LAM, HOBYS Key Programme Consortia NASA/ESA L ABORATOIRE D A STROPHYSIQUE DE M ARSEILLE SPHERE Consortium/ESO

2 Le LAM en chiffres 200 personnes, dont 55 chercheurs, 55 doctorants et post-doctorants et 90 ingénieurs et techniciens. 200 publications de rang A et autant de comptes rendus de conférences par an, 1 brevet par an, 1 jeune entreprise innovante (2011, 1.5 M chiffre d affaire annuel, 6 employés). Le Centre de données Astrophysiques de Marseille (CeSAM) : 50 To de données analysées et mises à disposition dans plus de 25 projets internationaux ; 380 millions d objets répertoriés ; 1000 visites et 200 téléchargements de logiciels scientifiques par mois. Des moyens d essais en environnement spatial: cuves à vide cryogénique (77 K, localement 4K) jusqu à 45 m 3, un pot vibrant de 35 kn et une cuve de caractérisation de micro-composants. Des moyens de fabrication et de caractérisation optique sur une superficie de 350 m² : 5 machines à polir jusqu à 2,5 m de diamètre, un tunnel optique de 25 m, 2 tours optiques de 15 m et de nombreux moyens de métrologie optique et mécanique m 2 SHON, dont 1000 m 2 de salles classées ISO 5, 7 et 8. Un amphithéâtre de 90 places, 210 m 2 de salles de réunions. LAM in figures 200 people, including 55 researchers, 55 PhD students and postdocs and 90 engineers and technicians. 200 rank A publications per year and as many conference proceedings, one patent per year, one young company (2011, 1.5 M annual revenue, 6 employees). Astrophysical Data Center of Marseilles (CeSAM): 50 TB of data analyzed and released for more than 25 international projects ; 380 million objects listed; 1,000 visits and 200 scientific software downloads per month. Space qualification and test facilities: four cryogenic vacuum chambers (77K, 4K locally) up to 45 m 3 volume, a 35 kn mechanical shaker and a thermal vacuum chamber for microcomponent characterization. Optical manufacturing and characterization tools over an 350 m 2 area: 5 polishing machines up to 2.5 m in diameter, 25 m optical tunnel, two 15 m optical towers and a large set of optical and mechanical metrology tools. 10,000 m 2 floor area, of which 1,000 m 2 of ISO 5, 7 and 8 classified clean rooms. A 90-seat amphitheater, 210 m 2 of meeting rooms. 5 GRANDES MISSIONS 5 MAIN MISSIONS / XMM-Newton / INAF-IASF-Milano / CFHTLS LAM/CNRS_photothèque LAM LAM/Thales-Alenia-Space OSU Pythéas CONTRIBUER À L ENRICHISSEMENT DE LA CONNAISSANCE DE L UNIVERS ET DE SON HISTOIRE De l origine des grandes structures de l Univers à l émergence des systèmes planétaires, la recherche au LAM porte sur les grandes questions actuelles de l astrophysique: cosmologie, matière noire et énergie noire, formation et évolution des galaxies et des étoiles, recherche de planètes autour d autres étoiles et exploration du système solaire. DÉVELOPPER DES TECHNOLOGIES ET INSTRUMENTS D OBSERVATOIRES SPATIAUX ET TERRESTRES Le LAM participe à l élaboration des principaux instruments d observation qui seront déployés au sol et dans l espace au cours des prochaines décennies. Cette activité s appuie sur un ambitieux programme de recherche et développement (R&D), les expertises métiers du Département Instrumentation, un ensemble de plateformes technologiques et un centre de données astrophysiques. CONDUIRE DES SERVICES D OBSERVATION POUR LA COMMUNAUTÉ Le LAM mène de nombreux services d observation pour la préparation des grands programmes de la discipline, la collecte des données et leur exploitation scientifique. Le Centre de données Astrophysiques de Marseille est labellisé centre d expertise par l Institut National des Sciences de l Univers du CNRS. VALORISER SES RECHERCHES DANS LE DOMAINE DU SPATIAL ET DE L OPTIQUE Grâce à ses partenariats avec les industriels français et européens du spatial et de l optique, le LAM mutualise ses plateformes technologiques et valorise ses développements techniques par le dépôt de brevets, la cession de licences ou la création de jeunes entreprises innovantes. PARTICIPER À LA FORMATION UNIVERSITAIRE ET À LA DIFFUSION DE LA CULTURE SCIENTIFIQUE Les personnels du LAM sont très impliqués dans les formations de l université d Aix-Marseille, notamment en astrophysique, physique, mathématiques, instrumentation et traitement du signal, de la licence au doctorat. Le LAM accompagne ses étudiants vers des emplois dans la recherche et l industrie. Le LAM est également très impliqué dans des activités de diffusion scientifique. CONTRIBUTE TO A BETTER UNDERSTANDING OF THE UNIVERSE AND ITS HISTORY From the origin of the largest structures in the Universe to the emergence of planetary systems, LAM research focuses on the main questions of modern astrophysics: cosmology, dark matter and dark energy, formation and evolution of galaxies and stars, search for planets around other stars and solar system exploration. DEVELOP THE TECHNOLOGY AND THE INSTRUMENTS FOR SPACE AND GROUND-BASED OBSERVATORIES LAM is involved in the development of key observing instruments that will be deployed on the ground and in space over the next decades. This activity is based on an ambitious research and development (R&D) programme, technical expertise within the Instrumentation Department, LAM technology facilities and the astrophysical data center (CeSAM). PERFORM OBSERVATION SERVICES FOR THE COMMUNITY LAM leads many observation services for the preparation of the major programs for astrophysics, collecting data and scientific exploitation. CeSAM is labeled astrophysical center of expertise by the National Institute of Sciences of the Universe of CNRS. RESEARCH KNOWLEDGE TRANSFER IN SPACE TECHNOLOGY AND OPTICS Through its partnerships with French and European space and optics industries, LAM provides open access to its technology facilities and actively promotes knowledge transfer by patenting, sharing its licenses, supporting and spinning-out innovative companies. PARTICIPATE IN UNIVERSITY EDUCATION AND DISSEMINATION OF SCIENTIFIC CULTURE LAM personal are very involved in education through Aix-Marseille University, teaching courses in astrophysics, physics, mathematics, instrumentation and signal processing, for undergrad and graduate students. LAM provides support to its students seeking a job in research and industry. LAM is also very involved in scientific outreach activities.

3 LABORATOIRE D ASTROPHYSIQUE DE MARSEILLE (LAM) Le LAM est l un des principaux laboratoires spatiaux européens associant la recherche en astrophysique et le développement d instruments pour les grands télescopes au sol et dans l espace. Ses chercheurs conduisent des programmes internationaux combinant observation, analyse, modélisation et théorie. Les compétences instrumentales du LAM s articulent autour de savoir-faire en conception optique et mécanique, de plateformes technologiques uniques en Europe et d un centre de données astrophysiques (CeSAM). Ainsi le LAM pilote des projets instrumentaux depuis leur conception jusqu à l exploitation de leurs données, en partenariat avec les grandes agences de moyens (CNES, ESA, ESO, NASA). LABORATORY ASTROPHYSICS OF MARSEILLE (LAM) LAM is a leading European space laboratory combining astrophysical research and instrument development for large ground-based and space telescopes. LAM researchers conduct international programs combining observation, analysis, modeling and theory. LAM technical skills in instrumentation development are based on: in-situ expertise in optical and mechanical design, technology facilities unique in Europe and a center of astrophysical data (CESAM). LAM thus manages instrument development projects from their early design to operation and data analysis, in partnership with major funding agencies (CNES, ESA, ESO, NASA). E-ELT ESO VIMOS/LAM/ESO LAM SPATIAL SOHO Lancement / Launch: 1995 En opération! GALEX Lancement / Launch: 2003 Opération: ROSETTA Lancement / Launch: 2004 Opération comète : SOL Projets au LAM / Projects at LAM ESO- VLT VIMOS Première lumière / First light: 2002 En opération

4 Mission ROSETTA ESA Cheops - ESA/Univ. of Bern LAM/CNRS_photothèque LAM/Euclid consortium ESO ESA/NASA/HST Frontier Fields FIREBALL 1 Lancement / Launch: 2007 HERSCHEL Lancement / Launch: 2009 Opération: BEPICOLOMBO Lancement Launch: 2016 CHEOPS Lancement Launch: 2017 COROT Lancement / Launch: 2009 Opération: FIREBALL 2 Lancement/ Launch: ESO VLT-SPHERE Première lumière / First light: 2014 En opération GTC EMIR Première lumière / First light: 2015 CFHT-SPIROU Première lumière / First light: 2017 SUBARU PFS SUMIRE Première lumière / First light: 2018

5 PLATO ESA Euclid ES THÉMATIQUES SCIENTIFIQUES Formation et évolution des galaxies ; cosmologie Depuis l étude de la formation et de l évolution des étoiles jusqu à la structuration de l Univers à grande échelle, les chercheurs du LAM étudient comment les galaxies et l Univers ont évolué depuis le Big Bang. Ils collectent et analysent les données de grands relevés du ciel en imagerie et en spectroscopie. Ils pilotent ou participent à de grands projets internationaux (Herschel, Euclid, PFS/SuMIRe, DESI, SVOM, E-ELT, etc.). Formation et évolution des systèmes planétaires Les chercheurs du LAM étudient la formation et l évolution des systèmes planétaires par l observation des petits corps du système solaire et la recherche et la caractérisation des planètes extrasolaires. Ils participent activement aux grandes missions d exploration du système solaire (SOHO, Rosetta) et aux programmes de recherche de planètes extrasolaires (CoRoT, CHEOPS, PLATO, SPHERE, SPIRou). Recherche en instrumentation sol et spatiale Les chercheurs et ingénieurs du LAM imaginent et testent des nouveaux concepts instrumentaux pour les grands projets du futur. Ils mettent au point de nouvelles techniques en optique active et adaptative, imagerie haute dynamique, spectroscopie et détection. SCIENTIFIC AREAS OF RESEARCH Formation and evolution of galaxies; cosmology Starting from the study of the formation and evolution of stars to the structure of the Universe on a large scale, LAM researchers study how galaxies and the universe evolved from the Big Bang. They collect and analyze data from large sky imaging and spectroscopy surveys. LAM researchers lead and participate in major international projects (Herschel, Euclid, PFS/SuMIRe, DESI, SVOM, E-ELT, etc.). Formation and evolution of planetary systems LAM researchers study the formation and evolution of planetary systems by observing the small bodies of the Solar System, and searching for and then characterizing extrasolar planets. They actively participate in major solar system missions (SOHO, Rosetta) and extrasolar planets research programms (CoRoT, CHEOPS, PLATO, SPHERE, SPIRou). Research in ground-based and space instrumentation LAM researchers and engineers imagine and develop advanced instrument concepts to be integrated in the large projects of the future. They are developing new techniques in the field of active optics, adaptive optics, high-contrast imaging, spectroscopy and image sensing. LAM/CNRS_photothèque LAM ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/ SSO/INTA/UPM/DASP/IDA EUCLID Lancement / Launch: 2020 SVOM Lancement / Launch: 2021 PLATO Lancement / Launch: 2024 ATHENA Lancement / Launch: DESI Première lumière / First light: 2018 ESO E-ELT HARMONI Première lumière / First light: 2025 ESO E-ELT-MOS Première lumière / First light: 2027

6 Plateformes Technologiques Technology Facilities Plateformes Le LAM est équipé de plusieurs plateformes technologiques de haut niveau, spécialement dimensionnées pour la réalisation, l intégration et la qualification de l instrumentation sol et spatiale de nouvelle génération. Ces plateformes sont ouvertes aux laboratoires de recherche et aux entreprises, dans le cadre de la politique de partenariat du LAM avec le monde économique et industriel. Facilities LAM is equipped with several technology facilities, specially conceived for the fabrication, assembly, integration and tests of the future ground and space instrumentation. These high-tech facilities are fully open to other laboratories or industries in the framework of our industrial and partnership policy. Préparation d un essai vide thermique Thermal/vacuum test preparation. LAM/CNRS_photothèque SPATIAL Cette plateforme est utilisée pour toutes les opérations d assemblage, d intégration et de qualification en environnement sévère (vide, cryogénie et vibrations) de systèmes optiques et mécaniques. Ses principaux moyens sont le grand caisson à vide cryogénique (ERIOS 45m 3 et 77K), trois autres caissons de plus petit volume (jusqu à 4K), un moyen de vibration (35kN) et plusieurs bancs d étalonnage optique et de métrologie 3D. Pot vibrant / Vibrating pot LAM SPATIAL The SPATIAL facility is used for all assembly, integration and tests/verification operations in severe conditions (vacuum, cryogenic, vibrations) for optical, mechanical or other systems. Its main elements are the large ERIOS cryo-vacuum chamber (45m 3 and 77K), three smaller cryo-vacuum chambers (down to 4K), a shaker for vibration tests (35kN) and several benches for optical calibration and 3D metrology tools.. Caisson ERIOS / ERIOS vacuum chamber ERIOS Chiffres clés / Key figures Volume : 45 m 3 (2.5m / 6m) Température : 77K - 323K Vide / Vacuum: 10-6 mbar Stabilité / Stability: <10-7 g (5-100Hz) Propreté / Cleanliness: ISO 8 (possible ISO5) LAM / Les Nouveaux Médias / Devisubox lam.fr twitter.com/lam_marseille

7 Plateformes Technologiques / Technology Facilities LAM/CNRS_photothèque LAM/CNRS_photothèque LAM/CNRS_photothèque La plateforme SPATIAL comporte également une suite de moyens de caractérisation de composants MOEMS, en conditions statique, dynamique et opérationnelle, avec possibilité de travailler en environnement sévère (vide et cryogénie 30K). The SPATIAL facility also includes various measurement benches dedicated to static, dynamical and operational characterization of MOEMS or small optical systems, with the possibility of working in severe environment (vacuum and 30K cryogenic conditions). Micro-fentes programmables MOEMS programmable slits LAM / EPFL Banc de caractérisation MOEMS / MOEMS characterization bench - LAM/CNRS_photothèque POLARIS Cette plateforme rassemble des moyens de production (jusqu à 2,5m) et de métrologie optique (interféromètres, tunnel et tours optiques) dédiés à la réalisation d optiques asphériques de haute qualité, ainsi qu un ensemble de moyens de calibration optique (interférométrie, spectrophotométrie) de haut niveau, de l ultraviolet à l infrarouge, en environnement contrôlé (ISO5 à ISO8). Salles propres Enfin, une partie de l ensemble de 600m² de salles propres (ISO5 à ISO8) équipées de tables optiques isolées et des outillages standards pour le travail en environnement classé, est également à disposition des laboratoires et industriels. POLARIS The POLARIS facility gathers a series of optical manufacturing and polishing machines (up to 2,5m diameter) and metrology facility (interferometer, optical towers and tunnel) to develop high quality aspherical optics, together with a group of high-level equipment for optical calibration (interferometry, spectrophotometry), from ultraviolet to near infrared, and in a controlled environment (ISO5 to ISO8). Clean rooms Finally, a part of the 600m 2 of clean rooms (ISO5, ISO7 and ISO8), equipped with optical tables and dedicated tools, is also available to laboratories and industries. Polissage actif d un miroir parabolique de 1,2 m / Active polishing of a 1.2 m parabolic mirror POLARIS Chiffres clés / Key figures Diamètre de polissage / Polishing diameter: jusqu à / up to 2.5 m Tunnel et tours optiques / Optical tunnel and towers: 25 m long - 9 m haut / high Métrologie optique / Optical metrology: 70 nm - 3 µm LAM/CNRS_photothèque

8 ROSETTA Le chasseur de comète de l Europe / Europe s comet chaser La mission Rosetta La mission Rosetta de l Agence Spatiale Européenne a pour objectif d étudier en détail la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko. La sonde spatiale Rosetta suit la course de la comète dans le système solaire en 2014 et 2015 et étudiera sa surface in-situ grâce au module d atterrissage Philae. Cette mission ambitieuse fournira des éléments importants pour mieux comprendre l origine et l évolution du système solaire et en particulier le rôle joué par les comètes dans l apparition de l eau sur Terre. The Rosetta mission The European Space Agency s Rosetta mission aims at a detailed study of comet 67P/ Churyumov-Gerasimenko. The Rosetta spacecraft is escorting the comet through its journey in the Solar System in 2014 and 2015 and will study in-situ its surface with the lander Philae. This ambitious mission will provide important clues to better understand the origin and evolution of our Solar System and in particular the role played by comets in the presence of water on Earth. Vue de la sonde Rosetta et de l atterrisseur Philae View of the Rosetta spacecraft and the lander Philae ESA lam.fr twitter.com/lam_marseille

9 ROSETTA La caméra OSIRIS Le Laboratoire d Astrophysique de Marseille (LAM) est l un des principaux laboratoires français impliqués dans la mission Rosetta avec le soutien du Centre National d Etudes Spatiales (CNES). La caméra NAC à champ étroit d OSIRIS a été principalement réalisée au LAM, grâce au savoir-faire des techniciens et ingénieurs du laboratoire. Cette caméra fournit des images spectaculaires, d une très haute résolution spatiale. La collecte des images et leur analyse scientifique constituent des événements phares des années 2014 et 2015 pour les astronomes du LAM. The OSIRIS camera The Laboratoire d Astrophysique de Marseille (LAM) is one of the main French institutes involved in the Rosetta mission, with the support of the Centre National d Etudes Spatiales (CNES). The OSIRIS Narrow Angle Camera (NAC) has been principally designed, assembled and tested at LAM, benefiting from the know-how and expertise of its technicians and engineers. This camera provides spectacular images, at high spatial resolution. The acquisition of images and their scientific analysis are highlights of 2014 and 2015 for LAM astronomers. Camera OSIRIS NAC de ROSETTA lors de son intégration finale. ROSETTA OSIRIS NAC camera during final integration. LAM Historique des comètes à Marseille Les comètes sont étudiées à Marseille depuis longtemps. Rappelons qu en 1913, l Union Astronomique Internationale choisissait Marseille comme centre international des «petites planètes». La ville détient à ce jour le record mondial du nombre de comètes détectées visuellement, avec 81 comètes découvertes entre 1801 et Marseille comet history Comets have been studied in Marseille for a long time. In 1913, the International Astronomical Union selected Marseille as the international centre for small planets. The city of Marseille holds the world record of the number of comets visually discovered, with 81 comets discovered between 1801 and Image de la comète 67P prise par la caméra OSIRIS-NAC. Image of comet 67P taken by the OSIRIS-NAC camera. ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/ LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA Mars / March 2004 Lancement / Launch (Ariane 5) Septembre / September 2008 Survol de l astéroïde Steins Flyby of asteroid Steins Juillet / July 2010 Survol de l astéroïde Lutetia Flyby of asteroid Lutetia Janvier / January 2014 Sortie d hibernation End of hibernation Août / August 2014 Rendez-vous Novembre / November 2014 Atterrissage de Philae Landing of Philae Décembre / December 2015 Fin de la mission nominale End of the nominale mission

10 SPHERE Imager les planètes extra-solaires / Imaging exoplanets L instrument SPHERE (Spectro-Polarimetric Highcontrast Exoplanet REsearch) installé en 2014 au télescope VLT de l ESO au Chili est dédié à la détection directe et à la caractérisation des planètes autour d autres étoiles. The SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) instrument, installed in 2014 at the ESO-VLT telescope in Chile, is dedicated to the direct detection and characterization of planets around other stars. Image du disque situé autour de l étoile HR 4796A réalisée par SPHERE SPHERE images the dust ring around the star HR 4796A Étudier et comprendre les systèmes planétaires autour d étoiles autres que le soleil est l un des domaines les plus actifs de l astronomie contemporaine. L observation de ces nouveaux mondes nous permet de comprendre la formation et l évolution des planètes et de rechercher des conditions propices à l apparition de la vie en dehors du système solaire. The study of planetary systems around other stars is one of the major challenges of modern astronomy. The observations of these new worlds allow us to understand planetary formation and evolution and to search for conditions favorable to the existence of life beyond our solar system. SPHERE monté au foyer Nasmyth du télescope VLT de 8 m de diamètre de l ESO au Chili. The SPHERE instrument at the Nasmyth focus of the 8 m diameter ESO VLT telescope in Chile. lam.fr twitter.com/lam_marseille

11 SPHERE L instrument SPHERE a pour objectif de réaliser des images directes de planètes extra-solaires orbitant autour de leurs étoiles en utilisant une combinaison de trois techniques : optique adaptative, coronographie et imagerie différentielle. L optique adaptative «extrême» de SPHERE permet de corriger les aberrations optiques générées par la turbulence atmosphérique et d obtenir des images à la résolution ultime du télescope. La coronographie stellaire peut alors atténuer la lumière de l étoile centrale. Enfin, l imagerie différentielle permet de mieux distinguer la planète de l étoile en observant dans des domaines spectraux où leurs propriétés physiques sont très différentes. SPHERE instrument produces images of exoplanets around their star using a combination of three techniques: adaptive optics, coronagraphy and differential imaging. SPHERE «extreme» adaptive optics correct for the optical aberrations generated by atmospheric turbulence and delivers images at the finest resolution allowed by the telescope. Stellar coronagraphy considerably dims the light from the central star. Finally, the differential imaging camera measures some physical parameters in ranges where the stars and planets have different physical properties, thus better distinguishing the planet from the star. Intégration d IRDIS au LAM IRDIS (InfraRed Dual Imager and Spectrograph) integration at LAM LAM SPHERE is a project for the European Southern Observatory (ESO) conducted by an international consortium led by IPAG (Grenoble). This consortium includes 11 institutes in France, Germany, Switzerland, the Netherlands and Italy. Within SPHERE s management team, LAM was responsible for the instrument systems engineering, as well as the product assurance and documentation. LAM fully developed IRDIS (InfraRed Dual Imager and Spectrograph), SPHERE s main instrument, advanced optical toric mirrors of highest quality for the common optical path; the read-out electronics for the ultrafast adaptive optics detectors; IT tools for databases of scientific targets that will be observed. SPHERE est un projet pour l Observatoire Européen Austral (European Southern Observatory ESO) développé par un consortium international. Ce consortium, mené par l IPAG (Grenoble), est composé de 11 instituts en France, Allemagne, Suisse, Pays-Bas et Italie. Au sein de l équipe management de SPHERE, le LAM a été responsable du système de l instrument ainsi que de l assurance produit et de la documentation. Le LAM a développé la caméra IRDIS (l instrument principal de SPHERE pour l imagerie et spectrographie différentielles dans l infrarouge), des optiques toriques d extrême qualité optique pour le module optique principal, l électronique de lecture des détecteurs ultra-rapides de l optique adaptative; des outils informatiques pour les bases de données des cibles scientifiques qui seront observées. Les optiques toriques actives de SPHERE SPHERE active toric optics LAM

12 PLATO - CHEOPS - CoRoT Détecter des super-terres / Super-Earth detection La recherche d exoplanètes depuis l espace En 2007 le télescope spatial du CNES, CoRoT, a ouvert le domaine de la recherche des exoplanètes depuis l espace en traquant les infimes baisses de lumière qui se produisent quand (et si!) la planète passe devant son étoile. CoRoT a observé plus de cent cinquante mille étoiles en continu sur des périodes de temps de plusieurs semaines à plusieurs mois. Il a découvert 32 planètes, dont la première planète tellurique (CoRoT-7b), ainsi que l objet substellaire le plus massif parmi les compagnons à très courte période orbitale. Searching for Exoplanets from space In 2007, the CNES space telescope CoRoT, paved the road for the search for extrasolar planets from space. Observing continuously more than one hundred fifty thousand stars over a period of several weeks to several months, CoRoT tracked down tiny light dims that occur when (and if!) a planet passes in front of its parent star. CoRoT has thus discovered 32 planets including the first telluric planet, and also the most massive sub-stellar object with a very short orbital period. Vue d artiste de CoRoT Artist s rendition of CoRoT CNES lam.fr twitter.com/lam_marseille

13 PLATO - CHEOPS - CoRoT Vue d artiste de CoRoT -7b Artist s impression of CoRoT-7b ESO Les chercheurs du Laboratoire d Astrophysique de Marseille ont coordonné le groupe international du programme Exoplanètes de CoRoT. Les 32 planètes CoRoT ont été découvertes grâce au mode «alarme», opéré au LAM, puis confirmées par des observations complémentaires qui ont permis d en mesurer la masse. Connaissant le rayon et la masse des planètes, on peut en déduire leur densité moyenne et par suite, sonder leur structure interne. LAM researchers coordinated the international collaboration for CoRoT s exoplanet program. The thirty two CoRoT planets have been discovered using the «alarm» mode, developed and operated at LAM. These discoveries were then confirmed by complementary observations which led to the measurement of their mass. Knowing the radius and the mass of the planets, one can deduce their average density and subsequently probe their internal structure. Vue d artiste du satellite pour la caractérisation d exoplanètes (CHEOPS) vue de face Artist s rendition of the CHaracterising ExOPlanet Satellite (CHEOPS) Front view ESA Le concept de PLATO PLATO concept Thales Alenia Space Dans la lignée de ces travaux, le LAM est fortement impliqué dans la préparation de deux autres missions spatiales de l Agence Spatiale Européenne. CHEOPS est un petit télescope dont le lancement est prévu en Il permettra d observer des étoiles brillantes pour lesquelles des instruments au sol auront déjà révélé la présence d une planète. L objectif de CHEOPS est de mesurer précisément le rayon d une douzaine d exoplanètes de type Neptune et super-terre afin d en déterminer la nature, rocheuse ou gazeuse. La seconde mission, beaucoup plus ambitieuse, est PLATO, dont le lancement est prévu en Ce satellite permettra de savoir avec certitude si des systèmes analogues à notre système solaire, avec des planètes rocheuses dans la zone habitable d étoiles jumelles du Soleil, existent dans son voisinage proche. C est une étape clé dans la recherche de preuves de l existence de la vie, ailleurs que sur notre propre planète. In parallel, LAM is heavily involved in the preparation of two other space missions for the European Space Agency. CHEOPS (2017 launch), a small telescope which will observe bright stars for which ground-based instruments will have already detected a planet presence. The objective here is to accurately measure the radius of a dozen Neptune and Super-Earth type exoplanets in order to determine their nature: rocky or gaseous. The second, and far more ambitious mission, is PLATO (2024 launch). This satellite will determine with certainty whether planetary systems similar to our own solar system, with rocky planets in the habitable zone of Sun twin stars, exist in the close vicinity of the solar system. PLATO is a key step in the search for evidence of life beyond our own planet.

14 HERSCHEL Révéler l Univers froid / Revealing the cold Universe La mission Herschel La mission infrarouge Herschel de l Agence Spatiale Européenne a été lancée par la fusée Ariane 5 le 14 mai 2009 depuis le centre spatial guyanais de Kourou. Ce télescope spatial avait pour objectif de révéler l Univers froid dans un domaine de longueur d onde allant de 60 à 670 microns. Le télescope, refroidi à l hélium, a terminé ses observations le 29 avril 2013 en léguant à la communauté scientifique une grande moisson de résultats. The Herschel mission The Herschel infrared telescope of the European Space Agency was launched by the Ariane 5 rocket on May 14, 2009 from the Guiana Space Center in Kourou. Herschel s mission was to revealed the cold Universe in a wavelength range of 60 to 670 microns. The telescope was cooled with helium and concluded its mission on April 29, 2013, enriching the scientific community with a great abundance of results. Vue d artiste du satellite Herschel Arrière plan : Hubble Space Telescope, NASA/ ESA/ STScI Artist s rendition of the Herschel satellite. Background: Hubble Space Telescope, NASA/ ESA/ STScI ESA / AOES Medialab lam.fr twitter.com/lam_marseille

15 HERSCHEL Lancement des satellites Herschel et Planck à bord d une fusée Ariane le 14 mai 2009 depuis le centre spatial de Kourou en Guyane. Ariane 5 lift off with Herschel and Planck from ESA s Spaceport in Kourou, French Guiana 14 May 2009 ESA - Arianespace / Photo Vidéo CSG / JM Guillon Les instruments embarqués à bord du satellite Herschel La satellite Herschel possède un miroir primaire de 3,5 m de diamètre, le plus grand miroir construit à ce jour pour l astronomie spatiale. Trois instruments sont embarqués à son bord: HIFI, un spectromètre à haute résolution dédié à l étude de la chimie de l Univers ; PACS, une caméra de bolomètres pour cartographier l émission infrarouge des grains de poussière ; et SPIRE, qui remplit les mêmes fonctions que PACS mais à de plus grandes longueurs d onde, dans l infrarouge submillimétrique. Le Laboratoire d Astrophysique de Marseille (LAM) est l un des principaux laboratoires français impliqués dans la mission Herschel avec le soutien du Centre National d Etudes Spatiales (CNES). La conception optique de l instrument SPIRE ainsi que le mécanisme de son spectrographe à transformée de Fourier ont été une contribution importante du LAM, grâce au savoir-faire des techniciens, ingénieurs et chercheurs du laboratoire. Cet instrument a fourni des spectres de grande qualité, révélant la nature du gaz et de la poussière dans des environnements astrophysiques très variés. L analyse scientifique des données obtenues grâce au satellite Herschel se poursuit pour plusieurs équipes d astronomes du LAM. RCW120: une région d hydrogène ionisé galactique abritant la formation d une étoile massive sur son bord, vue par le satellite Herschel (Image filtre Bleu: émission PACS à 100 μm, filtre Vert : émission PACS à 160 μm, filtre Rouge: émission SPIRE à 250 μm). RCW120: a Galactic ionized region hosting the formation of a massive star at its edges as seen by the Herschel satellite (Blue: PACS 100 μm emission, Green: PACS 160 μm, Red: SPIRE 250 μm). ESA / PACS & SPIRE Consortium, LAM, HOBYS Key Programme Consortia Les résultats majeurs de la mission spatiale Herschel Le satellite Herschel révèle un milieu interstellaire galactique très structuré et organisé sous forme de filaments dans lesquels des condensations donnent naissance à des étoiles de toutes masses. À l échelle extragalactique Herschel lève le voile sur l histoire de la formation stellaire sur plus de 80 % de l âge de l Univers. Des galaxies de plus en plus lumineuses dominent la formation stellaire lorsqu on remonte dans le temps. Certaines, parmi elles, apparaissent déjà matures dans l Univers très jeune. The instruments on board the Herschel satellite The Herschel satellite has a 3.5 m diameter primary mirror, the largest mirror ever built for spaceastronomy. The three onboard instruments are : HIFI, a high resolution spectrometer dedicated to the study of the chemistry of the Universe, PACS, a bolometer camera to map the infrared emission of dust grains and SPIRE, which performs the same PACS functions but to longer wavelengths in the submillimetric infrared. The Laboratoire d Astrophysique de Marseille (LAM) was one of the major French laboratories involved in the Herschel mission with the support of the Centre National d Etudes Spatiales (CNES). The optical design of the SPIRE instrument and the mechanism of its Fourier transform spectrometer were a major contribution from LAM, thanks to the expertise of LAM technicians, engineers and scientists. The SPIRE FTS instrument has provided high-quality spectra, revealing the nature of the gas and dust in varied astrophysical environments. The scientific analysis of data obtained with the Herschel satellite continues for many LAM astronomers. Image de l Univers lointain vu par l instrument SPIRE à board d Herschel. L image contient des milliers de galaxies, chaque point de l image est une galaxie. View of the distant Universe from the SPIRE instrument on board Herschel. The image contains thousands of galaxies; each dot in the image is a galaxy. ESA/Herschel/SPIRE/HerMES Key Programme The major results of the Herschel space mission Herschel reveals a highly structured and organized galactic interstellar medium in the form of filaments in which condensations give rise to stars of all masses. At extragalactic scales, Herschel unveils the history of star formation over more than 80% of the age of the Universe. More and more luminous dominate the star formation when looking back in time. Among them some already appear mature in the very young Universe.

16 EUCLID Détecter et caractériser l Energie sombre Dectect and characterize the Dark Energy Une mission Européenne pour caractériser l énergie sombre L Univers est en phase d expansion accélérée sous l effet d une mystérieuse énergie, dite sombre, dont on ne connait que peu de choses. Comprendre la nature de cette énergie sombre est un des enjeux majeurs de la physique contemporaine. A European mission to understand dark energy The expansion of the Universe is accelerating under the effects of a mysterious energy, know as «dark energy», of which little is known. Understanding the nature of Dark Energy is one of the major challenges of contemporary Physics. Vue d artiste du satellite Euclid en orbite au point de Lagrange L2 An artist rendition of the Euclid satellite exploring the dark Universe at the L2 Lagrange point ESA lam.fr twitter.com/lam_marseille

17 EUCLID La mission Euclid Sélectionnée par l ESA en 2011, la mission Euclid sera le projet principal de la prochaine décennie chargé d étudier les effets de l énergie sombre. Euclid effectuera une cartographie précise de la distribution des galaxies et des grandes structures de l Univers sur environ un tiers de la voûte céleste (15000 degrés carrés). L énergie sombre peut être caractérisée en étudiant la distribution de la matière dans l Univers à différentes époques. Euclid mesurera précisément cette distribution en utilisant deux techniques complémentaires: le cisaillement gravitationnel qui est un traceur de la déformation de l espace-temps induite par la présence de matière sombre ainsi que la distribution 3D des galaxies. Euclid obtiendra des images pour plus de 2 milliards de galaxies et mesurera précisément leur distance pour plus de 50 millions d entre elles. Euclid réalisera la carte 3D de l Univers la plus détaillée jamais produite, jusqu à 10 milliards d années en arrière. Technologie spatiale de haut niveau au LAM Le concept de la mission Euclid repose sur un télescope de 1.2 m de diamètre équipé de 2 instruments (NISP et VIS). Le NISP («Near-Infrared Spectrograph and Photometer») est conçu pour détecter les signatures des éléments chimiques dans les galaxies tels que l hydrogène (raie H ) afin de déterminer précisément leur distance. Le NISP est développé sous maîtrise d œuvre du LAM pour le Centre National d Études Spatiales (CNES). Le LAM a la responsabilité du design d une importante partie de l instrument dont la structure mécanique et les éléments dispersifs ( grisms ), de l étude système et de l assurance produit de l instrument, ainsi que de son assemblage et de sa caractérisation finale en environnement spatial dans les plateformes technologiques du LAM et le caisson cryogénique ERIOS. Cette figure indique le taux d expansion de l Univers en fonction de son âge tel que mesuré actuellement (points de mesures) sous l effet de l énergie noire: en cartographiant précisément la matière dans l Univers jusqu à 10 milliards d années dans le passé, Euclid affinera considérablement la précision de ces mesures. The figure shows the expansion rate of the Universe as a function of its age induced by dark energy from current measurements. In mapping precisely the matter content in the Universe looking back in time10 billion years, Euclid will considerably improve the accuracy of these measurements. LBNL / BOSS team The Euclid mission Selected by ESA in 2011, the Euclid survey telescope will observe square degrees of the sky, the most powerful experiment dedicated to Dark Energy in the next decade. Dark Energy can be measured from the distribution of galaxies in space at different epochs along the life of the Universe, and by measuring deformations of space-time produced by gravitational lensing. Euclid will obtain images of more than 2 billion galaxies, and measure de distance of more than 50 million of them to obtain the most detailed 3D map of the universe ever produced, looking back in time about 10 billion years. High level space technology developed at LAM The Euclid concept is based on a 1.2 m telescope with 2 instruments: NISP and VIS. NISP, the Near-Infrared Spectrograph and Photometer, is designed to follow the signatures of chemical elements like hydrogen (the H line) in galaxies to infer their distance. NISP is developed under the leadership of LAM with CNES. LAM is responsible for the design of a major part of the instrument including the mechanical structure and grisms, system study and instrument product assurance, as well as its assembly and final characterisation in a spatial environment within LAM s technology facilities and ERIOS cryogenic chamber. Concept mécanique de l instrument NISP développé au LAM pour le CNES. The NISP instrument developed under the leadership of LAM and CNES LAM

18 Grands sondages de galaxies Large galaxy surveys Quelles sont les origines des galaxies et de l expansion accélérée de l Univers? Comment se sont formées les galaxies comme la nôtre, la Voie Lactée? Plus de 13 milliards d années d évolution ont façonné des galaxies spirales et elliptiques habitant le réseau des grandes structures filamentaires de l Univers. Quelle est la nature des mystérieuses matière et énergie sombres qui représentent plus de 95% du contenu énergie-matière de l Univers? Comprendre les mécanismes et lois physiques de cette évolution fait partie des grandes questions de l astrophysique de ce début de 21 ème siècle. What is the origin of galaxies and of the accelerated expansion of the Universe? How did galaxies like our Milky Way form? More than 13 billion years of evolution shaped spiral and elliptical galaxies in the network of large scale filamentary structures in the Universe. What are the mysterious dark matter and dark energy, representing more than 95% of the energy-matter content of the Universe? Understanding the physical processes and laws driving this evolution is one of the main questions of astrophysics today. 3600Å 9350Å Z=6 Z=5 Z=4 Z=3 Ly-limit Ly Ly 13 MdA spectres à la fois! La figure représente plus de 6000 spectres de galaxies lointaines, un par ligne, allant de 360 nm (gauche) à 935 nm (droite). Ces spectres ont été acquis avec l instrument VIMOS sur le télescope VLT de l ESO au Chili. Malgré le très grand éloignement de ces galaxies, correspondant à un retour en arrière entre 10 et 13 milliards d années dans le passé (échelle à droite), il est possible d identifier les signatures d un grand nombre d éléments chimiques, annotés en bas de l image. Ces signatures sont progressivement décalées vers le rouge (à droite de l image) en fonction de leur distance (échelle de gauche) à cause de l expansion de l Univers. L étude statistique de ces spectres nous renseigne sur l évolution des galaxies au cours de l âge de l Univers. Equipe VUDS/ESO Z=2 Ly OI CIV Fell Fell Mgll L instrument VIMOS installé sur un des quatre télescopes de 8 mètres de diamètre du VLT de l ESO au Chili. ESO The VIMOS instrument installed on one of the four 8-m telescopes of the ESO VLT located in Chile. ESO spectra at a glance. More than 6000 spectra of distant galaxies are represented on this figure, one per line, from 360 nm (left) to 935 nm (right). These spectra have been recorded with the VIMOS instrument on the ESO VLT telescope in Chile. The spectra exhibit specific features, mostly in absorption, some of them indicated at the bottom of the figure. The vertical scale on the right represents the lookback time and the vertical scale on the left represents the redshift. The higher the lookback time, the higher the redshift. The statistical study of the galaxy spectra and of their signatures allows astronomers to study the evolution of galaxies throughout cosmic times. VUDS Team/ESO lam.fr twitter.com/lam_marseille

19 Grands sondages de galaxies / Large galactic surveys Deux cônes d Univers montrant environ galaxies obtenues avec l instrument VIMOS. Les galaxies le long de l axe des cônes (direction d observation) sont vues lorsque l Univers avait entre 6 et 9 milliards d années, soit environ la moitié de son âge actuel. La structure de la toile cosmique apparait très clairement. VIPERS Two cones of the Universe, showing 55,000 galaxies as observed with the VIMOS instrument. The galaxies along the cone axes (line of sight) are seen when the Universe was between 6 and 9 billion years old, i.e. approximately half of its current age. The structure of the cosmic web is clearly visible. VIPERS Sonder les populations de galaxies pour tracer leur histoire et le contenu de l Univers Le LAM est un centre d expertise international dans la conduite de grands relevés spectroscopiques 3D de l Univers lointain. Des dizaines de milliers de galaxies - et bientôt des millions sont cartographiées depuis leur formation après le Big-Bang. L analyse des propriétés (luminosités, masses, ) à différentes époques permet d en déduire les lois d évolution : histoire de la formation d étoiles et des trous noirs massifs, assemblage de la masse en interaction avec l environnement. La distribution des galaxies dans les grandes structures hiérarchiques permet une cosmologie de précision en déterminant les paramètres fondamentaux qui régissent l évolution de l Univers. Image d une région du ciel du relevé profond du Canada-France- Hawaii Telescope Legacy Survey (CFHTLS). De nombreux sondages spectroscopiques ont été menés en sélectionnant les galaxies dans le relevé CFHTLS. CFHT Image of a region of the deep Canada-France-Hawaii Telescope Legacy Survey (CFHTLS). Several spectroscopic surveys have been carried out by selecting galaxies from the CFHTLS imaging survey. CFHT Instrumentation de haute technologie L instrumentation dédiée, des spectrographes multi-objets (plusieurs centaines de galaxies observées à la fois), est conçue et développée par ou avec le LAM, au sein de grandes collaborations internationales. Le LAM a développé l instrument VIMOS pour un des télescopes de 8 m de diamètre du VLT de l ESO, il collabore au développement des instruments PFS/SuMIRe et DESI avec des partenaires prestigieux (IPMU/Japon; Universités américaines Berkeley, Caltech, Johns Hopkins, Princeton; JPL, etc.). Le LAM est maître d œuvre du NISP, l imageur et spectrographe infrarouge de la mission spatiale Euclid de l ESA qui réalisera plus de 50 millions de spectres de galaxies. Les données de ces relevés sont mises à disposition au travers du centre de données CeSAM du LAM. Surveying galaxy populations to trace their history and the content of the universe LAM is a world-renowned center of expertise in large 3D spectroscopic surveys of the distant universe. The distribution of tens of thousands of galaxies, soon millions, is mapped since their formation after the Big Bang. Evolution laws are derived from the analysis of their properties (luminosities, masses ) at different epochs: history of stars and black holes formation, mass assembly in interaction with the environment. The distribution of galaxies in large scale structures leads to precision cosmology in determining the fundamental parameters describing the evolution of the Universe. Détail d une image spectroscopique faite avec l instrument VIMOS. Chaque bande verticale est un spectre d une petite région du ciel centrée sur une galaxie. Les spectres des galaxies sont les faibles lignes verticales présents dans la plupart des bandes verticales. LAM, ESO Detail of a small portion of a typical VIMOS spectroscopic image. Each vertical band is a spectrum of a small region of the sky, centered on a galaxy. The galaxy spectrum is visible as a faint narrow vertical line within the vast majority of vertical bands. LAM, ESO High-tech instrumentation The dedicated instrumentation for surveys, multi-object spectrographs observing hundreds of galaxies at once, is developed by or with LAM, in large international collaborations. LAM developed the VIMOS instrument for one of the 8 m telescopes of the ESO-VLT, it collaborates on the development of the the PFS-SUMIRE and DESI instruments with prestigious partners (IPMU/ Japan; US universities Berkeley, Caltech, Johns Hopkins, Princeton; JPL, etc.). LAM is leading the development of NISP, the near infrared imaging spectrograph for the ESA space mission Euclid which will observe 50 million galaxy spectra. Data from these surveys are made available by the CeSAM data center at LAM.

20 Le Télescope Géant Européen The European Extremely Large Telescope (E-ELT) Présentation La construction de télescopes géants de 20 à 40 mètres de diamètre est depuis une décennie le rêve des astronomes du monde entier. Ces géants sont un passage obligé dans notre quête pour comprendre l Univers dans lequel nous vivons. L Observatoire Européen Austral (ESO) porte un projet de télescope géant de 39 m de diamètre, combinant une surface collectrice considérable et une qualité d image d une exceptionnelle finesse grâce à l utilisation de l optique adaptative. Ce télescope géant permettra un gain en sensibilité spectaculaire qui permettra d ouvrir une nouvelle fenêtre sur l Univers. General presentation The construction of giant telescopes from 20 to 40 meters in diameter has been astronomers dream over the last decade. These giant telescopes are the next step in mankind s quest for the Universe. The European Southern Observatory (ESO) has settled on a nominal 39 m aperture telescope, combining huge collecting power and exquisite image quality by taking advantage of its fully integrated adaptive optics, which will provide a spectacular gain in sensitivity and will open new windows on the Universe. Vue d artiste du futur télescope géant européen de 39m (E-ELT) et de sa coupole. Artist s impression of the future 39-meter-class European Extremely Large Telescope (E-ELT) in its enclosure. ESO lam.fr twitter.com/lam_marseille

21 E-ELT Missions et Objectifs Scientifiques Grâce à l ESO et au Very Large Telescope (VLT) installé dans le désert d Atacama au Chili, les Européens sont aujourd hui à la pointe de l astronomie sol dans le monde dans les domaines de longueurs d ondes visible et infrarouge. Partout en Europe, astronomes, ingénieurs et techniciens sont aujourd hui fortement mobilisés pour la conception et la construction du futur E-ELT et de son instrumentation. L E-ELT sera la prochaine étape dans la quête de la vie extraterrestre en permettant l observation directe de planètes orbitant autour d autres étoiles ; il permettra de comprendre la formation et l évolution des galaxies en distinguant individuellement leurs étoiles ; il contraindra de manière forte la détermination des paramètres cosmologiques de l Univers ; il permettra de tester les théories de physique fondamentale à l échelle du temps cosmique ; il observera les premières galaxies formées dans l Univers primordial et étudiera les processus physiques qui ont amené ces proto-galaxies aux galaxies telles que nous les observons aujourd hui. En bref, l E-ELT contribuera à notre quête des Origines. Polissage sous contraintes d un prototype de segment pour le miroir primaire de l E-ELT Stress polishing of a E-ELT primary mirror segment prototype at LAM LAM/CNRS_photothèque Missions and Scientific Objectives Today Europe leads ground-based optical and infrared astronomy with the Very Large Telescope, ESO s flagship Observatory. All across Europe astronomers, engineers and technicians are preparing for the construction of the E-ELT and its instrumentation. The E-ELT will be the next step in the discovery of extraterrestrial life by enabling the direct observation of planets orbiting stars other than the Sun. It will allow for the understanding of the formation and evolution history of galaxies by resolving their individual stars. It will firmly establish the cosmological parameters of the Universe. It will test fundamental physics over cosmic time. It will observe the first galaxies formed in the early Universe and study the physical processes that shaped these proto-galaxies into galaxies as we see them today. The E-ELT is about Origins. Participation du LAM Le LAM est fortement impliqué dans les études liées à l E-ELT. Grâce à sa plateforme technologique POLARIS, le LAM développe pour l ESO, en collaboration avec l industriel Thales-SESO, une méthode de polissage dite «sous-contraintes» qui permettra la fabrication rapide et à moindre coût des 1000 segments de 1.5 m de diamètre qui constitueront le miroir primaire de l E-ELT. Le LAM est aujourd hui un des partenaires de l instrument de première lumière HARMONI et se prépare à répondre à un appel d offre pour un spectrographe multi-objets (ELT-MOS), après avoir piloté deux des trois études de phase A de ce type d instruments. Le LAM continue également à mener des actions de R&D pour l E-ELT en optique adaptative et en imagerie à haut contraste. Schéma d un concept de spectrographe multi-objets (ELT-MOS) pour l E-ELT. Conceptual design of a multi-object spectrograph (MOS) for the E-ELT EAGLE consortium Schéma de l instrument de première lumière E-ELT HARMONI Design of the HARMONI E-ELT first light instrument HARMONI consortium LAM participation LAM is heavily involved in the design studies for the E-ELT. Benefiting from to its POLARIS technical facility, LAM is developing, under ESO contract and in close collaboration with the industrial partner Thales-SESO, the so-called "stress polishing» technique that will enable the cost and time effective production of one-thousand, 1.5-meter diameter, segments of the E-ELT primary mirror. LAM is a partner of the first light HARMONI instrument and stands ready to bid in response to a call for a multi-object spectrograph (ELT-MOS), after leading 2 of the 3 MOS phase A studies. LAM continues an active R&D program in relation to the E-ELT, in particular in adaptive optics and high contrast imaging.