Atelier PNCG Grands relevés en optique 28 Avril 2014 IAP. Gaia. D. Katz

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1 Atelier PNCG Grands relevés en optique 28 Avril 2014 IAP Gaia D. Katz

2 La mission Gaia Pierre angulaire de l Agence Spatiale Européenne (ESA) Lancé le 19 Décembre 2013 Actuellement en commissioning (6 mois) Durée de la mission: 5 6 ans Relevé complet du ciel G 20 > 10 9 sources ponctuelles 3 instruments Astrométrie Spectrophotométrie Spectroscopie

3 Implication de la communauté Française Préparation de la mission et traitements des données Début de l implication française 1995 Comité de pilotage scientifique: F. Mignard (OCA), C. Soubiran (Bordeaux) Depuis 2006, traitement au sol des données Gaia: Data Processing and Analysis Consortium (DPAC) 24 Pays France ~110 membres (total ~450) 9 groupes (Coordination Units) + 1 comité de pilotage: 2 Lead + comité pilotage: C. Babusiaux, P. Sartoretti (Paris-GEPI) 5 Co-Lead: P. Tanga, F. Thévenin (OCA), D. Katz, P. Panuzzo, Y. Viala (Paris- GEPI) 1 Lead validation catalogue: F. Arenou (Paris-GEPI) Exploitation scientifique Action Spécifique (AS) Gaia: ~120 personnes Agences impliquées dans le projet CNRS, CNES, ESA

4 Objectifs scientifiques Etude de la Voie Lactée comme archétype des grandes galaxies spirales Structure, cinématique, dynamique. Histoire dynamique, chimique et archéologie galactique. Carte 3D du milieu interstellaire. Mécanismes de formation et d évolution des galaxies spirales. Satellites proches de la Voie Lactée. Test local de la formation hiérarchique des structures. Autres objectifs scientifiques Echelle des distances dans l Univers. Système de référence et quasars galaxies. Détection de super-novae dont 85% SNI (sur alerte). Physique stellaire, étoiles variables, étoiles multiples. Milieu interstellaire. Planètes extra-solaires. Système solaire. Physique fondamentale : test de la relativité générale.

5 Instruments et performances Astrométrie et spectrophotométrie Relevé complet sources ponctuelles G 20 > 10 9 sources. 70 époques en 5 ans. Parallaxes: 5-14 µas V<12-14, 9-26 µas V=15, µas V=20 Mouvements propres, magnitude G (bande large). Spectrophotométrie, 2 intervalles : Bp [330, 680] nm et Rp [640, 1050] nm Magnitudes Bp, Rp, Teff, logg, [Fe/H], [α/fe] (étoiles), rougissement interstellaire, etc Spectroscopie Relevé complet sources ponctuelles V=17 (étoiles K) à V=12-13 ( étoiles O-B). 40 époques en 5 ans. Résolution R = Domaine spectral : [845, 872] nm Vitesses radiales: km/s à V=17 (étoile K) Vitesses de rotation, paramètres atmosphériques, abondances individuelles (Si, Mg, etc V<12-13), rougissement interstellaire (via Bande Interstellaire Diffuse DIB 862 nm), etc

6 Données complémentaires Données nécessaires à la mission Position du satellite observer Gaia depuis le sol (Ground-based Optical tracking - GBOT). Les instruments sont auto-calibrés étoiles standards: vitesse radiale, standards photométriques, benchmark stars (paramètres atmosphériques). Plusieurs programmes pour bâtir des catalogues de standards notamment avec Sophie@OHP et Narval@Pic-du-midi. Alignement des systèmes ICRF et Gaia observations VLBI pour sélectionner les quasars brillants et sans asymétrie. Données maximisant le retour scientifique: données complémentaires à Gaia Chimie détaillée V > (en particulier jusqu à V=16 distances Gaia très précises). Spectroscopie multi-objet HR (R > ) T4-10 m grand champ. Vitesses radiales V > Spectroscopie multi-objet MR (R > 5 000) T4-10 m grand champ. Participation au réseau alertes Gaia: notamment SN (6000 détections Gaia estimée), astéroïdes, etc

7 Accès aux données Pas de période propriétaire pour les membres du DPAC! Publications incrémentales sous forme de catalogues intermédiaires (calendrier prévisionnel): 1 st release: Fin 2015 Positions (α,δ) and G magnitudes 4 th release: Mi 2019 Proper motions for Hipparcos stars Improved precision and accuracy Vr for Hipparcos stars Solar system objects Variable stars 2 nd release: Mi 2016 Non-single stars 5 astrometric parameters (single stars) Integrated G, Bp, Rp photometry Final release: 2022 Mean Vr (single stars) Everything 3 rd release: Mi astrometric parameters (improved) BP/RP spectra (if parameterized) Source classification and parameterization Epoch and mean Vr

8 Risque et concurrence Participation française à Gaia Depuis 20 ans Actuellement > 100 personnes dans le DPAC 24% du budget scientifique de l ESA (en 2014) retour scientifique à la hauteur de notre investissement? accès données spectroscopiques Haute et Moyenne résolution T4-10m? Plusieurs pays ont/vont développer des programmes dédiés pour maximiser l exploitation des données Gaia: Par exemple: spectrographe HERMES (Australie): Relevé pilote: Octobre 2013 Janvier 2014 Relevé GALAH: débuté en Février 2014 GALAH: période propriétaire (Australie): 1.5 à 2 ans. Gaia: aucune période propriétaire! France, projet Gyes: spectrographe multi-objet HR grand champ pour CFHT pas sélectionné

9 Opportunités Relevé en cours Gaia-ESO Survey (GES) GIRAFFE + UVES; 300 nuits sur 5 ans; étoiles dont ~5 000 abondances détaillées Au-delà de GES, GIRAFFE et UVES seront très complémentaires à Gaia Instruments en projet (actuellement) MOONS (PI Edinburgh, Co-PI H. Flores Paris-GEPI) VLT, multi-objets infra-rouge champ = 25 arcmin Zones denses et absorbées: centre et plan Galactique 4-MOST (PI AIP Potsdam) VISTA, multi-objets visible grand-champ Plus d implication de la communauté Gaia/Voie Lactée WEAVE (PI Cambridge) WHT Canaries (hémisphère nord), multi-objets (1 000 fibres), moyenne (R=4000/7000) et haute (R=20000) résolution, grand champ (2 degrés). Parfaitement adapté pour collecter à la fois vitesses radiales et abondances chimiques complémentaires à Gaia. Participation française repose sur une demande de financement déposée à la région Ile-de-France. Instrument en projet (prochaine décennie) Mauna-Kea Spectroscopic Explorer (MSE précédemment ngcfht) Télescope 10 m dédié à 1 instrument: spectrographe basse (R=2000), moyenne (R=6500) et haute résolution (R=20000) pour grands relevés Galactiques. Parfaite synergie avec Gaia au moment de la sortie du catalogue final.

10 Conclusions L instrument en cours de développement le plus polyvalent pour maximiser le retour scientifique de Gaia est WEAVE. Le financement par la région Ile-de-France est donc particulièrement important pour permettre la participation de la France à ce projet. Le Mauna-Kea Spectroscopic Explorer sera en parfaite synergie avec Gaia au moment de la sortie du catalogue final. Pour la communauté Gaia-Galaxie, il est essentiel que le rôle clef de ces 2 instruments pour maximiser le retour scientifique de la mission Gaia, soit clairement mis en évidence dans la prospective INSU.