Généralités

Découvrir et comprendre les constituants élémentaires de l'Univers ainsi que leurs interactions est l'objectif commun à la physique des particules et à la cosmologie. La découverte indiquant que la matière ordinaire (celle que nous connaissons) ne représente que 4% de la densité de masse et d'énergie de l'Univers, est l'un des résultats les plus fantastique de ces dernières décennies. Ce résultat implique la recherche d'une nouvelle physique et scelle définitivement l'interconnection entre les deux discipline : comprendre la nature de la matière noire et de l'énergie noire va nécessiter des progrès simultanés en physique des particules et en cosmologie. Le comité d'experts internationaux du "Dark Energy Task Force" (NSF/NASA/DOE) a récemment conclu dans un document de synthèse que "The acceleration of the Universe is, along with dark matter, the observed phenomenon that most directly demonstrates that our theories of fundamental particles and gravity are either incorrect or incomplete. We believe that nothing short of a revolution in our understanding of fundamental physics will be required to achieve a full understanding of the cosmic acceleration. For these reasons, the nature of dark energy is probably the most compelling of all outstanding problems in physical science. [~] Many researchers from both particle physics and astronomy are being drawn to this remarkable opportunity. It is a rare moment in the history of science when such clear steps can be taken to address such a profound problem."
Le capacité d'observation du Large Synoptic Survey Telescop permettra à ce télescope très grand champ d'observer plusieurs milliards d'objet jusqu'à des profondeurs jamais atteintes. L'analyse de ce gigantesque catalogue devrait conduire à de nombreux progrès en cosmologie, notament avec l'étude des oscillations baryonique (BAO) et les effets de lentille gravitationnelle (Weak Lensing).

 

Le télescope:

Le large champ de vision du LSST (10 fois plus que les installations actuelles) fait de lui l'instrument d'astronomie le plus performant de la prochaine décennie. L'avancée des progrès techniques dans le domaine lui permettront de couvrir la totalité du ciel à une cadence et une profondeur inégalées. Les trois points clefs du télescope sont:
LARGE: la large ouverture et le grand champ du télescope (étendue effective de 319 m2 deg2) associé à une caméra de 3200 Megapixels, permettra d'observer des objets astronomiques à peine visibles.
RAPIDE: LSST prendra environ 800 images panoramiques chaque nuit et balayera la couverture totale du ciel tous les 3-4 jours. Ceci permettra de repérer très rapidement des objets en mouvement ou en évolution: de l'explosion des supernovae à l'arrivée potentiellement dangereuse d'astéroides sur terre.
PROFOND: Les données du LSST permettront d'établir une carte 3D de l'Univers à une précision et une profondeur inégalées. Cette carte pourra etre utilisée pour localisée la mystérieuse matière noire et caractériser les propriétés de la plus mystérieuse encore énergie noire.

Le télescope sera installé sur le Mont Cerro Pachon à 500 km au nord de Santiago au Chili et devrait commencer à prendre des données en 2017 pendant plus de dix ans.

Schéma du télescope LSST


La caméra et le CCOB

La caméra de LSST sera la plus complexe et la plus ambitieuse jamais construite dans l'histoire de l'astronomie. Elle comptera plus de 3 milliards de pixels pour un diamètre total avoisinant 1 mètre. Pour mener à bien l'ambitieux programme scientifique précédemment évoqué, il est primordial que cette caméra soit bien étalonnée. Pour cette raison, nous développons au LPSC, un banc d'étalonnage optique de la caméra (CCOB). Celui-ci permettra à la fois de réaliser un "comissionning" de la caméra avant installation sur le site, au Chili, et une mesure précise de la réponse du plan focal. Nous prévoyons en effet de balayer le plan focal avec un faisceau optique très bien calibré temporellement, spatiallement et spectralement.

 

Les enjeux de physique

Les champs de recherche que permettra la formidable capacité du LSST iront de l'exploration détaillée de notre système solaire à la caractérisation de l'énergie noire, en passant par une nouvelle compréhension de la structure de notre Galaxie, la recherche de matière noire et de nombreuses autres opportunités sur l'évolution des galaxies et la cosmologie. De plus, comme le montre l'expérience des précedantes grandes découvertes scientifiques, les résultats les plus passionnants sont souvent imprévus. Compte tenu du formidable potentiel d'observation du télescope, nous espérons que celà sera aussi le cas pour LSST.

 

Oscillations baryonique:

Du point de vue de la physique auprès du LSST, les activités du groupe sont concentrées sur les oscillations acoustiques baryoniques (BAO). Les ondes acoustiques au sein du plasma cosmique primordial (avant le découplage des photons) ont laissé des empreintes dans la structure de l'Univers à grande échelle, notament une distance caractéristique de 150 Mpc dans la densité de baryons. Autrement dit, quand on observe une galaxie dans le ciel, il y a une probabilité légèrement plus grande d'en trouver une autre à 150 MpC qu'à une distance différente de celle-ci. Cette distance caractéristique fournit une règle standard dont la mesure à différents red-shift (z) et donc à différents temps, permet d'étudier la structure fine de l'expansion de l'Univers et donc de comprendre la nature de l'énergie noire.
Le LSST ne dispose pas de spectromètre pour mesurer le redshift des galaxies. Pour cette raison, le LPSC est très impliqué dans la "reconstruction des redshifts" photométriques qui n'utilisent que les observations dans les 6 bandes photométriques de LSST. Ce travail s'effectue en collaboration avec le LAL.

 

Pour en savoir plus visitez la page officielle LSST

 

La collaboration LSST:

Liste des institutions