Le plan focal de l'instrument VIS est composé d'une caméra carrée de plus de 30cm avec 36 capteurs CCD de 16 millions de pixels chacun. Chaque pixel mesure 12 micromètres de côté et possède un champ de vue sur le ciel de 0,1 seconde d’arc conférant ainsi un champ de vue total de 0,55deg², soit de deux fois la dimension de la pleine lune. (crédit photo, M.Berthé/CEA)
Arrivé à bon port. Le plan focal de l’imageur visible (appelé VIS) du satellite Euclid vient d’être livré par l’Irfu au laboratoire responsable de l’instrument (MSSL*/UK) pour poursuivre son intégration dans le satellite dont le décollage est prévu en 2022.
Les premières études de ce plan focal ont été menées à l’Irfu depuis 2010 et après presque 10 ans de développements et de tests, c’est durant l'année 2019 qu’il a été testé intégralement par l’Irfu. Ce plan de détecteurs est composé de 36 CDD totalisant plus de 600 millions de pixels. Chaque image acquise en vol par ce plan focal permettra de caratériser plus de 50 000 galaxies. Il s'agit de la deuxième plus grande caméra, observant dans le visible, lancée dans l'espace après celle du satellite Gaïa. Dans l'espace, ses observations permettront la mesure des déformations des galaxies dues aux effets de lentille gravitationnelle faibles induits par des amas de matière que la lumière rencontre sur son trajet pour nous parvenir. Ces effets de distorsions gravitationnelles à différentes époques de l'Univers fourniront des mesures de la distribution de matière noire et seront une contrainte sur l'énergie noire.
*Mullard Space Science Laboratory
10 ans de développements
Le plan focal, un des éléments de l’instrument VIS (un imageur grand champ pour les longueurs d’onde visibles) a été conçu dès 2010. Le travail effectué par les équipes a suivi un chemin jalonné de rendez-vous:
- Octobre 2011 : Sélection de la mission Euclid par l’Agence Spatiale Européenne (ESA)
- Juin 2012 : Engagement financier des agences internationales pour cette mission (« Adoption » de la mission)
- Fév 2014 : "Preliminary Design Review"
- Sept 2016 : "Critically design Review"
- Avril 2016 : Livraison du modèle électrique
- Mai 2017 : Livraison du modèle structurel et mécanique
- Jan 2020 : Livraison du modèle de vol
Le plan focal a été assemblé au Département d’Astrophysique du CEA au cours de l’été 2019 dans des conditions de propreté particulièrement exigeantes liées aux besoins scientifiques de la mission Euclid.
En novembre 2019, il a été testé au Centre Spatial de Liège sous la responsabilité du CEA pour vérifier qu’il supportera les vibrations du lancement. Puis il a été testé au Département d’Astrophysique du CEA en décembre pour s’assurer qu’il fonctionne de manière nominale dans les conditions thermiques opérationnelles lorsque les détecteurs sont refroidis à –120°C alors que les chaines électroniques sont à température ambiante. Des mesures métrologiques ont ensuite permis de s’assurer de la position précise de chaque détecteur.
Crédit : J. Fontignie / CEA
Assemblage du plan focal au DAp dans des conditions de propreté extrême. (crédit photo : L.Godart/CEA)
La lumière est déviée lorsqu'elle passe à côté de la matière noire... et les images des galaxies apparaissent déformées ou tordues. La statistique de ces distorsions
donne accès à la répartition de la matière noire le long de la ligne de visée (c'est-à-dire à travers les âges) qui reflète le taux d'expansion de l'univers (crédit image: NASA/CXC/J. Irwin et al.)
Cet instrument s’inscrit dans la mission Euclid de l’ESA, au sein du programme "Cosmic Vision 2015-2025", dans un contexte excitant : renforcer le nouveau modèle cosmologique dit modèle "lambda-CDM", qui repose sur 6 paramètres reliés à trois composantes dont l'origine et la nature sont inconnues : la matière noire (CDM pour Cold Dark Matter), l'énergie sombre (lambda) et les champs responsables de l'inflation de l'Univers. Identifier et comprendre ces trois composantes pourrait alors déboucher sur une révolution de la physique fondamentale telle que nous la connaissons.
Pour répondre à cet objectif final, Euclid va se concentrer sur l’observation de galaxies, notamment grâce à la résolution de son nouveau plan focal. Il mesurera précisément les faibles déformations des images des galaxies distantes par l'action de la gravitation des grandes structures sur la ligne de visée. L'étude de ces déformations à différentes époques de l ’Univers pourra sera utilisée pour mesurer les paramètres cosmologiques qui affectent la croissance des structures cosmiques.
Contrairement aux sondages actuels des télescopes au sol, l'imagerie spatiale à grand champ d'Euclid s'affranchira des effets perturbateurs de l'atmosphère terrestre, excluant de facto leur aspect limitant. Elle fournira une très haute sensibilité (plus d'images précises de galaxies) et, grâce à des images fines et stables, limitera les défauts optiques systématiques qui sont critiques pour l'étude des faibles distorsions.
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Ils ont participé à la conception La maîtrise d’ouvrage de cet instrument est confiée au Mullard Space Science Laboratory (Royaume-Uni). Plusieurs laboratoires et industriels internationaux participent à la conception en Belgique, en France, en Italie, au Royaume-Uni et en Suisse. Et la France dans tout ça ? Le Département d’Astrophysique (DAp) et le Département d’Ingénierie des Systèmes (DIS) du CEA/Irfu à Saclay sont responsables de la conception, de la construction et de l’intégration du plan focal de l’instrument. l'Irfu est également responsable de la fourniture d’un système électronique, le PMCU (Power Management and Control Unit), qui assure le contrôle des éléments de l’instrument VIS placés dans le télescope Euclid. L’Institut d’Astrophysique Spatiale à Orsay (IAS) du CNRS est responsable de la fourniture du système d’étalonnage (Calibration Unit). |
contact Irfu: Michel Berthé (DAp)
Précédents faits marquants liés à la mission Euclid à l'Irfu
• Structure et évolution de l'Univers › Univers sombre
• Le Département d'Électronique des Détecteurs et d'Informatique pour la Physique (DEDIP) • Le Département d'Astrophysique (DAp) // UMR AIM • Le Département d'Ingénierie des Systèmes (DIS)
• Euclid
