ESI: European Spectrometer Instrument for SPICA

Une initiative Européenne pour collaborer à la prochaine mission spatiale Japonaise Infrarouge

Programme d’astronomie IR Japonais

- IRTS: 1996- 0.15 m à 2K- 1 mois orbite basseEmissions diffuses

- ASTRO-F = AKARI- 0.67 m à 6K- 18 mois en orbite basse

Relevé complet du ciel

- SPICA: pre-phase A depuis 2001, vol 2015 ?- 3.5 m à 5 K

- 10 ans en Orbite L2

Observatoire

Lancé le 21 février !

SPICA

Objectif: révéler l’histoire de l’Univers par l’imagerie et la spectroscopie infrarouge à haute sensibilité

Instrument:- Miroir SiC de 3.5 m (3.5 arcsec @ 50 µm)- Refroidissement passif + machines frigorifiques- Priorité 5 – 210 µm:Coronographe MIR5-35 µm Spectro-camera MIR35-210 µm Spectro-camera FIR => ESI Europe- Options:Instrument NIRInstrument Submm => USA

ESI sur SPICA: l’imagerie IR à haute résolution angulaire limitée par le bruit des matrices de détecteur et les bruits astrophysiques (confusion)

ESI: Caractéristiques techniques:

- Spectromètre à Transformée de Fourrier avec matrices de récepteurs pour travailler à la limite de diffraction: R = 10 – 10000, 2 – 15 arcsec

- 3 bandes de fréquences pour couvrir 35 – 210 µm (photoconducteurs & bolomètres supra)

ESI sur SPICA: Jonction JWST-MIRI / ALMA

Bruit de confusion des galaxies

Spectro R = 1000, NEP =1.e-19

ESI: Cibles scientifiques:

- « L’écologie » de la Galaxie et des galaxies proches=> spectro-minéralogie IR des espèces interstellaires(grains, molécules et nano-objets)

- La formation des galaxies lointaines=> résoudre la confusion par la spectro 3D

- Nombreuses questions prospectives=> condensation de H2 primordial à grand z=> la raie Lyman alpha du fond cosmique à 128 µm=> ?

Fischer 1999, ISO-LWS: Premier aperçu de la variabilité des spectres des galaxies ultra-lumineuses dans l’univers proche

Armus 2005, SPITZER-IRS: 3 ULIRGs proches

La spectroscopie des grandes molécules carbonnées: Identification des modes de ro-vibration => géométrie moléculaire

(adapté de Mulas, Malloci, Joblin, Toublanc, 2005, A&A)

Mélange de 20 espèces de PAHS différents

ESI: Spectroscopie d’une galaxie IR de type M82 jusqu’à z=3

R = 1000, 5 (1heure)

NEP = 10-19 W/sqrt(Hz)

R = 10

ESI

ESI: resolution du fond IR par la spectro 3D=> Surveys « aveugles » du fond

R = 3 @ 70 µm R = 1000 @ 63.2 µm R = 1000 @ 58.3 µm

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Principaux Partenaires Européens pour ESI-SPICA:

UK:- B. Swinyard (PI), D. Griffin (RAL)- M. Griffin, K. Isaak, Ph. Mauskopf (Cardiff)- D. Clements (IC-London)- S. Oliver

Germany:- W. Raab (MPE-Garching)

NL:- Th. DeGrauw, W. Wild (SRON)- G. Pilbratt (ESTEC)

Fr:- M. Giard, Ch. Joblin, I. Ristorcelli, J.P. Bernard (CESR)- S. Madden, L. Rodriguez, D. Elbaz (SAp-Saclay)- D. Burgarella, A. Boselli, V. Buat, J.P. Kneib, A. Zavagno, (OAMP-Marseille)- F. Boulanger, H. Dole, G. Lagache, F. Pajot(IAS)- J. Braine (Bordeaux), M. Gérin, J. Goicoechea (LERMA)

La plus value Française pour ESI:

- Expertise scientifique dans les domaines prospectifs:

=> Résolution du fond IR (H. Dole, G. Lagache …)=> Spectroscopie des grains et nano-objets (Ch. Joblin, F. Boulanger, J.P. Bernard, I. Ristorcelli …)=> Galaxies proches (S. Madden, D. Elbaz, J. Braine …) => Raies dans l’Univers primordial: H2 et CMB (A. Omont, P. Encrenaz, …)

La plus value Française pour ESI:

- Expertise technique des labos spatiaux:

=> FTS-optique (OAMP)=> Electronique embarquée (CESR)=> Détecteurs (CEA-SAP)=> Architecture thermique et Etalonnages (IAS)

=> Traitement de données FIR: tous