Renoir

Chercheurs et enseignants-chercheurs

• Marie-Claude Cousinou, (eBOSS/DESI)
• Stéphanie Escoffier, (responsable scientifique Euclid, responsable scientifique eBoss/DESI)
• Fabrice Feinstein, (LSST)
• Dominique Fouchez, (responsable scientifique LSST)
• William Gillard, (responsable d'équipe, Euclid)
• Frédéric Henry-Couannier
• Eric Kajfasz, (responsable scientifique LISA)
• Alice Pisani
• Benjamin Racine, (LSST)(responsable scientifique ZTF)
• Charling Tao, (eBOSS, Euclid)

Chaire d'excellence

• Julian Bautista, (2021-) (Euclid, LSST, DESI, ZTF)

Ingénieurs et techniciens

• Kévin Arnaud, service électronique (Euclid)
• Laurence Caillat, (Euclid, responsable PA/QA)
• Nicolas Fourmanoit, service Détecteurs et Données (Euclid)
• Pierre Karst, service mécanique (LSST)
• Smaïn Kermiche, service Détecteurs et Données (responsable technique SGS Euclid)
• Philippe Logier, service mécanique (Euclid)
• Aurélien Marini, service mécanique (LSST)
• Erwann Negre, service Détecteurs et Données
• Mathieu Niclas, service mécanique (Euclid, responsable AIV NI-DS)
• Jérôme Royon, service électronique (Euclid)
• Aurélia Secroun, service Détecteurs et Données (Euclid, responsable technique DESI)
• Julien Zoubian, service Détecteurs et Données (Euclid)

Post-doctorants et CDD

• Pauline Vielzeuf, (2021-2024) (DESI, Euclid)
• Bruno Sanchez, (2023-2027)
• Marie Tourneur-Silvain,(2023-2026), service Détecteurs et Données
• Aurélien Valade, (2023-2026)
• Fei Qin (2024-2026)
• Nico Schuster (2024-2027)
• Corentin Hanser (2024-2027)
• Giulia Degni (2025-2027)
• Juan Mena Fernandez (2025_2027)
• Dylan Kuhn (2025-2026)
• Petronin Lucie (2026-2027)

Doctorants

• Damiano Rosselli, (2022-2026)
• Sarah Ferraiuolo, (2023-2026)
• Pierre Boccard, (2024-2027)
• Katayoon Ghaemiardakani, (2024-2027)
• Soorya Narayan Rajeshkumar, (2024-2027)
• Urwa Shoaib, (2026-2029)

Pour déterminer le contenu énergétique de l’Univers et mesurer son histoire cosmique, une méthode observationnelle est d’utiliser les Oscillations Acoustiques Baryoniques (BAO) comme échelle standard dans la distribution spatiale des galaxies.

Le CPPM est impliqué depuis 2010 sur les grands relevés de galaxies, dont BOSS (Baryon Oscillation Spectroscopic Survey, 2010-2014) et eBOSS (2014-2019) des programmes SDSS-III et SDSS-IV respectivement. Le sondage BOSS a permis de cartographier, grâce au télescope de 2.5 mètres de diamètre de la fondation Sloan situé à l’Observatoire Apache Point au Nouveau Mexique (Etats-Unis), la distribution tridimensionnelle de 1.5 millions de galaxies rouges lumineuses (LRG) situées entre 0.2 < z < 0.8 sur un champ de vue de 10 000 deg2. Le sondage eBOSS couvrira quant à lui tout le domaine en redshift intermédiaire, c’est-à-dire 0.6 < z < 3.5, sur une surface d’environ 3500 deg2.

Dans ce cadre, nous menons des analyses sur le test d’Alcock-Paczynski et sur les vides cosmiques.

D’autre part, nous avons participé au projet DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) qui a vu ses premières lumières en 2019. L’instrument DESI est un spectrographe multi-objets novateur (10 spectrographes de 3 voies spectrales chacun), alimenté par 5000 fibres optiques pouvant ainsi réaliser en parallèle 5000 spectres de galaxies. Les instruments seront installés sur le télescope Mayall de 4 mètres de diamètre situé en Arizona (États-Unis). Au CPPM nous participons à la caractérisation des dix spectrographes produits par la société Winlight basée à Pertuis (84).

Euclid est une mission spatiale dédiée à l'étude de l'accélération de l'Univers qui a été lancée le 1er juillet 2023 pour une durée de 6 ans. Euclid étudiera les larges structures de l'Univers sur plus de 15 000 degrés carrés jusqu'à un temps cosmique de 10 milliards d'années soit à plus de 75 % de l'âge de l'Univers. La mission est optimisée pour deux sondes cosmologiques, le cisaillement gravitationnel faible et la mesure des oscillations acoustiques baryoniques mais pourra aussi adresser de nombreux autres tests cosmologiques comme les mesures d'amas.

Le CPPM, par l'intermédiaire de l’équipe Renoir, a été impliqué dans la préparation de la mission Euclid. L'équipe a été impliquée dans la caractérisation et l’intégration des détecteurs infrarouges du spectrophotomètre NISP, un des deux instruments d’Euclid. Les détecteurs H2RG, livrés par la NASA, ont été caractérisés au CPPM et sont intégrés sur le plan focal de l'instrument NISP. Le CPPM a aussi été en charge de la calibration de l’instrument avant sa livraison à l'ESA (mai 2020).

La deuxième implication majeure de l’équipe du CPPM concerne le segment sol d’Euclid (SGS). Le segment sol est chargé du traitement des données et est distribué dans les pays européens majeurs participants au projet. Il est organisé autour d’unités opérationnelles (OU), en charge de définir les algorithmes de traitement, et autour de Centres de données (SDC), en charge d’implémenter les pipelines et de produire les catalogues. Le CPPM est responsable du développement du simulateur TIPS (images spectroscopie de l'instrument NISP), ainsi que son intégration dans le pipeline du consortium. Le CPPM participe aussi aux productions des simulations au SDC Français, le CC-IN2P3.

Au niveau science, nous participons aux activités du Galaxy Clustering Science Working Group (GC-SWG), avons la responsabilité du Work-Package (WP) « Nouvelles Sondes », ainsi que celle du SWG sur les transients/SNe. Nous sommes particulièrement impliqués sur les analyses de galaxy clustering, les vides cosmiques, l’échelle d’homogénéité et la combinaison de sondes.

LSST est un projet de télescope de 8 mètres au sol qui doit couvrir tout le ciel (20,000 deg²) en plusieurs bandes photométriques sélectionnées grâce à des filtres de couleur. Il sera construit non loin des télescopes Gémini South (8.2 m) et SOAR (4.3 m), sur le site de Cerro Pachón. Il devrait fournir ses premières images à l’été 2025. Durant les 10 années de sa phase d'exploitation (2025-2035), LSST va produire une quantité de données au moins 10 fois plus importante que l’existant. Avec une pose toutes les 15 secondes, on attend environ 20 à 30 Téraoctets par nuit soit un total d’environ 30 Pétaoctets de données. Chaque pose couvre 10 deg². Les données seront réduites dans deux grands centres de calcul miroirs : le ‘National Center for Supercomputing Applications’ (NCSA) dans l’Illinois et le Centre de Calcul de l’IN2P3. Le CPPM a été responsable de la coordination de la construction du système changeur de filtres de LSST pour le prototype et le modèle final ainsi que responsable de la construction d'un de ses sous-systèmes : l'auto-changeur. En effet, le système d'échange de filtres de la caméra est composé de trois systèmes automatisés : un carrousel de 5 filtres optiques, d'un changeur de filtres (l’Auto Changer) qui peut, à tout moment, venir remplacer l'un des 5 filtres en place. Le sixième filtre pourra être inter-changé dans la caméra durant la journée avec un mécanisme chargeur de filtres (le Loader). Le système est validé par un banc de test permettant de simuler la configuration réelle de la caméra. L'équipe scientifique travaille à la préparation des analyses supernovæ et à la calibration photométrique. Nous sommes ainsi fortement impliqués dans l’utilisation du software de réduction des données où nous travaillons à améliorer les algorithmes et les procédures pour la découverte et la mesure photométrique des supernovæ. Nous utilisons l’expertise acquise dans ce domaine il y a plus de dix ans avec la collaboration SNLS et plus récemment avec la participation au programme de cosmologie avec les supernovae du Zwicky Transient Facility (ZTF) pour l'analyse des supernovae proches.

La mesure du diagramme de Hubble des supernovae est limitée, déjà avec la statistique actuelle, par les erreurs systématiques. En particulier la calibration photométrique sera un point clé. Nous avons donc démarré une activité sur la calibration photométrique. Nous nous concentrons sur l’utilisation des observations externes du catalogue Gaia. Nous avons aussi une participation expérimentale à la mise en place d’observation du projet de calibration par diode DICE.

• Euclid : La France livre le spectrophotomètre infrarouge NISP pour la mission spatiale européenne Euclid

Après plus de 10 ans de conception, de fabrication et de tests, le spectrophotomètre proche infrarouge NISP (Near InfraRed SpectroPhotometer) a été livré mardi 19 mai 2020 à l’ESA. Deux laboratoires provençaux sont au premier plan de la réalisation de cet instrument exceptionnel à la pointe de la technologie. Il sera installé au cœur du télescope de la mission d’astrophysique européenne Euclid. Doté de la plus grande caméra infrarouge jamais envoyée dans l’espace, NISP va fournir de précieuses informations pour la recherche de la matière noire et de l’énergie sombre. NISP est le fruit d’une coopération internationale, coordonnée par la France, incluant notamment l’Italie, l’Allemagne, l’Espagne, le Danemark et la Norvège, ainsi que les Etats-Unis.

Comme son nom l’indique, l’instrument possède la particularité de pouvoir fonctionner dans deux modes différents - photométrique et spectroscopique. Spécifiquement élaborée pour répondre aux objectifs scientifiques de la mission, cette combinaison technologique permettra de mesurer très précisément les distances d’un à deux milliards de galaxies. En sondant ainsi une large partie de l’histoire de l’Univers, l’objectif de la mission Euclid est d’apporter des réponses aux deux plus grandes énigmes de la physique et de l’astrophysique du xxie siècle : quelle est la nature de la mystérieuse matière noire, soupçonnée depuis des décennies d’être présente dans toutes les structures de l’univers et traquée depuis sous toutes ses formes ? Et surtout, quelle est la raison de l'accélération de l’expansion de l'univers, accélération attribuée à ce que l'on a appelé énergie sombre, mais dont la nature est là aussi très mystérieuse ? Pour les caractériser, les scientifiques ont besoin d’une cartographie à grande échelle de l'univers et c’est la raison pour laquelle ils ont besoin de mesurer précisément les positions et les distances des galaxies et d'en mesurer leurs formes. En mesurant la distance et la forme de plus d’un milliard de galaxies, Euclid permettra d’élaborer des cartes 3D de l’Univers au cours du temps et ainsi de sonder les effets de la gravitation au cours de l'évolution de l'Univers depuis ses origines. Les scientifiques pourront ainsi tenter de comprendre la nature de la matière noire et de l'énergie sombre qui ont forgé l'univers tel qu’Euclid l’observera.

Si plusieurs laboratoires français sont impliqués dans ce projet, deux laboratoires provençaux sont au premier plan de cette exceptionnelle réalisation instrumentale : sous-systèmes puis de valider l’ensemble au niveau instrument. Les ensembles optiques et mécaniques de qualification puis de vol ont été intégrés et contrôlés par les équipes NISP en utilisant des moyens de tests et d’essais dédiés de la plateforme de technologie spatiale du laboratoire, plateforme financée conjointement par Aix-Marseille Université et le CNRS. Les essais en environnement dit ‘spatial’ de vide et de température ainsi que les essais de qualification et de vérification des performances de l’instrument ont été réalisés dans la grande cuve cryogénique de 50 m3 du LAM développée avec le soutien du CNES. Le LAM s’est également appuyé sur des partenaires industriels, en France et en particulier en région Sud, pour ces développements en technologie spatiale. L’effort humain des personnels Université et CNRS au LAM pour ce projet représente un total d’environ 200 homme-an sur 10 ans.

• Le Laboratoire d’astrophysique de Marseille (AMU/CNRS/CNES) est responsable de l’instrument et en assure la maîtrise d’œuvre. Le LAM pilote dans une démarche qualité la conception, la réalisation et les tests de l’instrument et est responsable de ses performances. Le LAM a conçu, développé et livré la structure mécanique en carbure de silicium1 ainsi que le support du plan focal pour la mosaïque de détecteurs. Les grismes de NISP sont développés et fournis par le LAM : ce sont des composants optiques complexes dont l’une des faces est gravée en un réseau de diffraction, produisant ainsi un spectre du faisceau de lumière incident. Plusieurs modèles de l’instrument ont été réalisés sous la responsabilité du laboratoire afin de valider les différentes étapes du développement, de qualifier les

• Le Centre de physique des particules de Marseille (AMU/CNRS) est responsable du plan focal de l’instrument, avec un ensemble de détection qui comprend 16 détecteurs infrarouges de 2048x2048 pixels, soit l'une des plus grandes caméras infrarouges qui sera envoyée dans l'espace. Le CPPM était en charge de l’intégration du plan focal sur le modèle de vol de l’instrument NISP, et, en collaboration avec l’Institut des 2 infinis de Lyon (Université de Lyon/CNRS) et le Laboratoire de Physique Subatomique et Cosmologie de Grenoble (Université Grenoble Alpes/CNRS), il est en charge de la caractérisation et de la vérification des performances de ces détecteurs. A ce titre, les 16 détecteurs ont été testés en environnement de vide, à des températures représentatives du spatial, au sein du CPPM. L’équipe du CPPM est également responsable de la calibration spectroscopique de l’instrument NISP et de sa caractérisation optique, comme la détermination du meilleur foyer et la caractérisation spectroscopique des grismes conçus par le LAM. Le CPPM a activement participé aux essais réalisés sur les différents modèles de l’instrument et a pris la responsabilité des analyses des données permettant la vérification des performances scientifiques du modèle de vol de l’instrument. Ces contributions techniques s’inscrivent dans une contribution plus large à la mission Euclid, pour laquelle les deux laboratoires Marseillais sont fortement mobilisés : le développement des logiciels de simulation, de traitement et d'analyse de données NISP ainsi que sur les études scientifiques qui permettront d’extraire les contraintes cosmologiques sur l’énergie sombre qui régit la dynamique de l’Univers.

Les autres participations françaises proviennent du CEA qui a fourni les mécanismes cryogéniques des roues à filtres (utilisés pour le photomètre) et grismes (utilisés pour le spectromètre) et du CNES qui participe au financement de la contribution française du NISP. Il met à disposition du LAM des ressources clés et apporte son expertise technique sur certaines activités du NISP. Par ailleurs, le CNES est responsable auprès de l’ESA et des autres agences partenaires de la mission, de la fourniture des contributions françaises, dont l’instrument NISP. Sélectionnée en 2011 par l’ESA dans le cadre du programme « Cosmic Vision », la mission Euclid sera lancée en 2022 depuis le Centre Spatial Guyanais pour être mise en orbite au deuxième point de Lagrange. Il s’agit d’une région du système solaire, située à 1,5 million de km de la Terre, où les forces gravitationnelles du Soleil et de la Terre se combinent, permettant à un satellite de rester en permanence dans l’alignement des deux astres. Cette orbite est très prisée des missions scientifiques du fait de la grande stabilité des conditions d’observation.

• LSST le 15 mai 2018 a eu lieu l’inauguration du prototype du système de changeur de filtres, l’une des pièces maîtresses de la caméra du télescope LSST. Cette prouesse technique est le fruit d’une collaboration entre cinq laboratoires de l’IN2P3 du CNRS dans ce projet unique dans lequel la France joue un rôle très particulier aux côtés des États-Unis et du Chili.

• Euclid : Le CPPM vient de finir la caractérisation des 16 détecteurs de vol du NISP de Euclid. Vingt détecteurs de vol, sélectionnés par la NASA , ont été livrés au CPPM, caractérisés ans les salles propres du CPPM en 2017-2018. Ils seront intégrés sur l’instrument NISP en 2019, au LAM (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille), avec lequel le CPPM collabore étroitement.

• eBOSS : 11 MILLIARDS D’ANNÉES D’EXPANSION DE L’UNIVERS RÉVÉLÉS !

Le Sloan Digital Sky Survey (SDSS) vient de publier une analyse complète de la plus grande carte tridimensionnelle de l’Univers jamais créée, permettant de reconstruire l’histoire de son expansion sur une période de 11 milliards d’années. Les équipes du CPPM et du LAM du groupe Cosmologie de l'Institut de Physique de l'Univers sont très impliquées dans cette prouesse scientifique et technique.

Le programme « extended Baryonic Oscillation Spectroscopic Survey » (eBOSS) est une collaboration internationale de plus de 100 astrophysiciens qui est l’un des grands programmes d’observation composant le SDSS. Ce lundi 20 juillet, en s’appuyant sur 20 ans d’observations, la collaboration eBOSS a publié une analyse complète de la plus grande carte tridimensionnelle de l'Univers jamais créée. Cette carte permet de reconstruire l’histoire de l'expansion de l'Univers sur une période de 11 milliards d’années, fournissant ainsi un bras de levier jusqu’ici inégalé pour quantifier précisément l’accélération de cette expansion depuis environ 6 milliards d’années. Cette accélération est parfois attribuée à une mystérieuse énergie noire. En outre, la comparaison avec la mesure de l’expansion aux premiers âges de l’Univers grâce aux mesures du satellite Planck, révèle un désaccord d’environ 10% sur l’estimation de la constante de Hubble. Ce résultat ouvre de grands espoirs dans les années à venir quant à une nouvelle physique aux échelles cosmologiques.

La moisson de nouveaux résultats, exposés dans plus d'une vingtaine de papiers, comporte les mesures détaillées de plus de deux millions de galaxies et quasars, ainsi que des milliers de vides cosmiques, donnant naissance à une carte de l’Univers plus précise. Ces nouveaux résultats proviennent d’une collaboration internationale dans laquelle sont impliquées des équipes du CEA, du CNRS et d'AMU. Ce travail a été soutenu par l'Agence National de la Recherche (ANR).

Contacts: Marie Aubert, Marie-Claude Cousinou, Stephanie Escoffier