Olimpo

Montage de la charge utile d'Olimpo: le miroir principal et la miroir secondaire sont visibles.

Thématique et contexte du projet

Les thèmes principaux abordés par la cosmologie actuellement sont la compréhension de la formation de structure (amas de galaxies), la géométrie de l’univers, la nature de la matière noire et de l’énergie sombre et l’étude de l’univers primordial. Les moyens expérimentaux pour accéder à cette physique sont l’observation des fluctuations du fond diffus cosmologique à 2,7 K (fluctuations primordiales, effet Sunyaev-Zel’dovitch des gaz chauds des amas), les observations des amas en optique (Surveys, Weak Shear ) et en X, les observations de supernovae à grand redshift, et les tentatives de détection de matière sombre.

L’expérience Olimpo est destinée à approfondir nos connaissances des anisotropies du (CMB) à petite échelle angulaire et à mesurer les propriétés des amas chauds lointains qui sont le meilleur indicateur des formations des structures de l’univers.

Localisation

Vol scientifique : Arctique (Svalbard) et/ou Antarctique (base NASA de McMurdo)

Construction des instruments : Rome, Saclay, Cardiff, Grenoble, Orsay.
Construction de la nacelle et intégration des instruments : Université de Rome.

Collaboration

Université de Rome, La Sapienza et Tor Vergata, IROE-CNR Firenze, U. O. Geofisica, Université de Cardiff, C.E. Saclay/Dapnia, CRTBT Grenoble, CSMSM Orsay.

Moyens d'investigation

Olimpo est une expérience emportée en ballon stratosphérique. La détection du CMB est faite à l’aide de 4 plans de bolomètres placés au foyer d’un télescope de 2,6 m de diamètre à une température de 0,3 Kelvin. La sensibilité en température sera de 10^-5 à 10^-6 sur quelques minutes d’arc. Afin de pouvoir mesurer l’effet SZ, les 4 plans de bolomètres (contenant respectivement 19, 37, 37, 37 bolomètres) détecteront le rayonnement à des fréquences différentes (respectivement 150, 217, 385, 500 GHz).
La résolution angulaire d’Olimpo est de quelques minutes d’arc et couvrira un domaine angulaire de 300 degre², ce qui permettra d’analyser les anisotropies du fond diffus cosmologique pour des multipoles allant de 100 à 2500: la carte du ciel est décomposée en harmoniques sphériques alm, l etant le multipole). Le spectre en Cl est alors mesure jusqu'au cinquième « pic acoustique » inclus.

Instruments

- Caméra de 4 plan de bolomètres Infrarouge de haute sensibilité refroidis à 300 mK dans un cryostat embarqué d'autonomie 21 jours.
- Source infra-rouge rapide d'étalonnage en vol de la caméra.

Spécificités

-Scientifique :
La résolution angulaire de quelques minutes d'arc permet de mesurer les anisotropies induites par la présence des amas de galaxies qui induisent une déformation du spectre du corps noir par diffusion des photons du CMB sur les électrons du gaz intergalactique chaud, par effet Compton (effet Sunyaev-Zeldovich). La détection des amas de galaxie lointains est très importante pour comprendre la formation des grandes structures de l’univers. La combinaison des données obtenues par Olimpo avec celles obtenues par le satellite XMM et de données optique (Megacam) permettra de caractériser l'évolution des grandes structures pour des redshifts <1.
- Technique :

Techniques instrumentales des expériences embarquées en ballon stratosphérique. Caméra de bolomètres à une résolution angulaire de quelques minutes d'arc sur un champ de 300 degré². Etalonnages toutes les 15 mn de la caméra en vol entre 2 étalonnages sur objet céleste à l'aide d'une source Infra-rouge placée sur le dernier miroir à 2K de l'instrument.

Contribution du Dapnia

Responsabilités scientifiques et techniques Le Dapnia est responsable :
1. de l'étude et réalisation du harnais cryogénique complet de la caméra Olimpo
2. de l'étude et réalisation de la source Infra-rouge d'étalonnage des bolomètres de la caméra (au sol et en vol), de son électronique de contrôle-commande et son software de programmation-pilotage associés.
3. de l'étude de l'électronique analogique de polarisation et de lecture des plans de bolomètre hautes fréquences.

Le Dapnia accueille une thèse d'université sur la detection d'amas de galaxie par effet SZ (Jessica Démocles), qui suit celle de JB. Juin et participera à l'analyse des données scientifiques des vols Olimpo.

Etats et perspectives

Dates importantes 2002-2004 : Réalisation de la nacelle et de l'instrumentation de bord. Développement et réalisation des instruments scientifiques (caméra de bolomètres, optique de reprise, source d'étalonnage)
Vol scientifique mai-juin 2008 de Svalbard

Etat au 1 février 2007 - Nacelle Olimpo réalisée.
- Télémétrie et instrumentation de bord en cours de développement.
- Caméra et optique de transport en cours d'assemblage.

- Harnais cryogénique 1/2 livré et 1/2 en réalisation chez (Axon câbles).
- Source Infrarouge d'étalonnage prêt pour la livraison.

Perspectives 1er vol Mai 2008.

Bilan scientifique et technique - une thèse d'université terminée sur la physique des amas de galaxie et contrainte sur la cosmologie. 3 publication sur ce sujet.
- Une publication scientifique sur la source infrarouge d'étalonnage.
- Une publication sur la physique du fond diffus Cosmologique.

Faits marquants 2007:
- Financement par l'ASI de deux vols scientifiques pour Olimpo.

Contact

Dominique YVON

Alain DELBART

#372 - Màj : 23/02/2017

• Structure et évolution de l'Univers › Evolution des grandes structures et des galaxies

• Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers (Irfu) • Le Département d'Électronique des Détecteurs et d'Informatique pour la Physique (DEDIP) • Le Département d'Ingénierie des Systèmes (DIS) • Le Département de Physique des Particules (DPhP)

Voir aussi

Algorithmique pour la physique du CMB

MIRAGE D. Yvon and F. Mayet C'est un logiciel de calcul et d'optimisation de cartes du ciel, lorsque les données sont mises a dispotion sous forme de données ordonnées en temps. C'est un logiciel ecrit en C++.