Mise à jour le 3 Juin 2010
 
CONFÉRENCE
"LA MISSION PLANCK ÉTAT ET PERSPECTIVES"
Par François BOUCHET
Astrophysicien IAP
Organisée par l'IAP
98 bis Av Arago, Paris 14ème
 
Le mardi 1er Juin 2010 à 19H30
 
Photos : JPM. pour l'ambiance (les photos avec plus de résolution peuvent m'être demandées directement)
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur.  Voir les crédits des autres photos
Vidéo de la conférence par le CERIMES disponible sur leur site quelques jours après (le CERIMES propose aussi toutes les vidéos des conférences IAP) :      voir : http://www.cerimes.fr/le-catalogue/institut-dastrophysique-de-paris-iap.html
 
 
 
BREF COMPTE RENDU
 
Encore une salle comble pour la dernière séance de la saison.
 
 
François Bouchet est bien connu de nos lecteurs, il a déjà donné des conférences sur des sujets similaires. (voir références en fin de texte)
 
Il est astrophysicien à l'IAP et coordinateur scientifique de l'instrument HFI du satellite européen Planck.
 
 
Il fait le point ce soir sur la mission, approximativement un an après sa mise en orbite.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Les vues de l'Univers sont produites par de nombreuses études du ciel ("surveys") dont notamment ceux du 2MASS, comme la vue ci-dessous :
 
 
 
Ceci est une vue globale des galaxies proches et lointaines, on peut essayer de répartir ces galaxies par tranches de plus en plus profondes; cela donne les images suivantes que l'on peut étudier aussi plus en détail sur ce site.
 
 
Voici des "tranches" d'Univers classées suivant leur profondeur (leur âge). De gauche à droite et de haut en bas on s'enfonce dans les z (redshift) de plus en plus important, on voit des galaxies de plus en plus vieilles.
 
 
En s'intéressant à de telles dispositions, on s'aperçoit que les galaxies ne sont pas réparties au hasard.
 
 
Dans la partie gauche de cette illustration on remarque la structure en murailles et vides de l'Univers relativement proche; chaque point est une galaxie. Le cercle vert correspond à une distance de 2,7 milliards d'années lumière.
À droite on place cette image dans une vue à plus grande échelle.
Le cercle rouge correspondant à l'apparition du bruit de fond cosmologique (CMB) , approximativement 400.000 ans après le Big Bang. À cette époque, en effet l'Univers devient moins chaud et moins dense, les photons sont moins énergétiques , les atomes peuvent enfin se former, le brouillard de particules se dissipe, l'Univers est devenu transparent aux photons
Le cercle situé légèrement à l'extérieur du rouge est celui correspondant au Big Bang.
 
 
L'énergie des photons du CMB correspondent a 93 % de l'énergie photonique totale.
Ils sont de basse énergie et il correspondent à une plus grande fraction encore en nombre.
 
 
La sphère correspondant à ce bruit de fond peut être imager, c'est ce qu'on fait les satellites COBE d'abord, puis WMAP ensuite, et maintenant Planck.
 
Le diagramme du bruit de fond cosmologique ramené par les différentes sondes précédentes (Cobe, WMAP) est bien connu.
 
Les grandes structures, proviennent des fluctuations primordiales du CMB, ce que l'on appelle les anisotropies, elles ont été découvertes pour la première fois par COBE.
 
 
LA MISSION PLANCK.
 
Cette mission ESA sélectionnée en 1996, doit effectuer la mesure ultime des anisotropies de température du rayonnement cosmique du fond cosmologique.
·        sur l'intégralité du ciel avec une résolution angulaire suffisante, et avec une très bonne résolution (5 arc minutes)
·        avec une sensibilité suffisamment bonne dans une large gamme de fréquences.
·        Si possible être capable de mesurer la polarisation du rayonnement.
 
Le satellite comprend principalement deux instruments très importants :
·        Le LFI (Low Frequency Instrument) Italien (Trieste) et
·        Le HFI (High Frequency Instrument) Français (Paris).
 
Ces instruments devant être très performants dans l'espace et mesurer des fractions de degrés, la sensibilité nécessaire doit atteindre le chiffre incroyable de 0,5 micro Kelvin!!
 
L'électronique et les instruments doivent être très stables thermiquement et très froids.
À cet effet il a fallu développer de nouvelles technologies permettant ces caractéristiques.
 
Notamment, un système de réfrigération des équipements sensibles ad hoc; un réfrigérateur à dilution d'Hélium permettant de refroidir jusqu'à 0,1K (100 milli Kelvin!!). il a été conçu par Alain Benoit et son équipe de Grenoble.
Des détails sur le système de dilution sur ce site.
 
 
Il faut aussi faire cohabiter différentes technologies à bord du satellite : optique, électronique et cryogénique.
 
Descriptif des bolomètres.
Vue en coupe du détecteur HFI
 
Les détecteurs sont des bolomètres (une sorte de calorimètres), ils mesurent la chaleur reçue; ils sont situés au fond de longs cornets.
 
Ces bolomètres sont de fabrication US (JPL).
 
Finalement Planck est parfaitement lancé avec son collègue Herschel de Kourou par une Ariane5 en Mai 2009.
 
Ils vont se positionner tous les deux au point de Lagrange n°2 en Juillet 2009 à 1,5 millions de km de la Terre côté opposé au Soleil.
 
 
Le refroidissement fonctionne parfaitement, il est conduit en plusieurs étapes comme on le voit sur cette image.
 
En vertical, la température atteinte, en horizontal, le temps.
 
Fin Juin 2009, tout était nominal concernant les différents étages cryogéniques.
 
Les premières vérifications ont lieu en Août, tout va bien.
 
 
 
 
 
 
 
 
LES PREMIERS RÉSULTATS.
 
 
Après 15 jours d'opération, l'ESA a livré au public, des informations sur la première lumière: le premier scan de Planck (Planck tourne sur lui même au rythme de 1 tour/minute, il effectue un scan complet du ciel en 6 mois) que l'on voit ci après :
 
 
Ce premier scan à 100GHz, dont on voit la trace sur le fond du ciel, correspond effectivement aux premiers relevés de Planck.
Credits: ESA, LFI & HFI Consortia. Fond du ciel dans le visible: Axel Mellinger
 
 
Puis le 17 Mars 2010, on publie le second communiqué de presse, dont j'ai déjà parlé.
 
Un troisième communiqué est publié le 26 Avril 2010, où l'on voit la région d'Orion.
 
 
Mais il ne faudra malheureusement pas s'attendre à beaucoup d'autres choses de nouveau, en effet le Consortium doit observer un embargo en principe jusqu'à fin 2012, avec une étape intermédiaire fin 2010 où quelques articles devraient être publiés (les "early release Point Source Catalog" utiles pour Herschel).
 
Un des problèmes posés par Planck est l'énorme quantité d'information, c'est un vrai défi technologique, comme on le voit sur cette diapo.
 
Le traitement des données du HFI ont lieu à Paris et à Cambridge.
 
 
 
 
Néanmoins, malgré le blackout des informations, on a pu apprécier la photo du ciel publiée (où donc? Je ne l'ai pas trouvée) pour le premier anniversaire de Planck que vous pouvez voir en presque exclusivité sur planetastronomy :
 
 
 
Sur cette vue du ciel prise par Planck dans les longueurs d'onde indiquées, les avant-plans correspondent aux émissions galactiques (synchrotron, poussière,…) dont l'intensité dépend de la direction , ce qui se traduit par des variations de couleur. . le CMB apparaît comme bleu.
 
 
Planck devrait aussi permettre de procéder à d'autres mesures comme :
·        vérification de la théorie de l'inflation
·        polarisation du rayonnement, on a réellement commencé à avoir des résultats
·        lever le doute sur un point particulier vu dans les relevés de WMAP; un "cold spot", un point plus froid que les autres.
·        Un peu plus gadget : améliorer la zone du ciel où certains croient voir un SH (Stephen Hawking??)
 
 
Bref, espérons que l'on aura quand même des nouvelles de Planck avant les dates limites données ci-dessus.
 
 
 
POUR ALLER PLUS LOIN.
 
Planck, HFI, un regard vers l'Univers lointain, superbe site en français sur la mission, avec de nombreuses illustrations et animations, site piloté par notre ami F Bouchet lui-même.
 
Planck, la plus vieille lumière de l'Univers : CR de la conf de F Bouchet à la SAF le 11 dec 2008
 
Lancement Herschel Planck : Vu du siège de l'ESA, tous les détails
 
Animation de l'évolution des fluctuations cosmologiques vers les galaxies.
 
Description pdf du programme du LFI.
 
L'instrument HFI et l'analyse des données pdf.
 
Le consortium LFI.
 
Le consortium HFI.
 
Schéma du système de dilution de Planck.
 
Les bolomètres du JPL.
 
Planck, l'endroit le plus froid de l'Univers.
 
Quelques animations sur Planck.
 
Planck instruments reach their coldest temperature
 
The WMAP cold spot, article pdf.
 
Bon ciel à tous !
 
 
Jean Pierre Martin .
www.planetastronomy.com
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