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PEGASE

PEGASE

Programme Scientifique

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PEGASE

Programme scientifique

• Programme principal : instrument optimisé ou adapté pour : – Caractérisation physique et physico-chimique des

compagnons stellaires, substellaires et planétaires– Etude des disques proto-planétaires

Etude des disques zodiacaux (sous conditions)

• Programme secondaire :Objectifs scientifiques abordables selon les choix instrumentaux faits pour le programme principal

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Etoile / planète : FormationPhysique gouvernée principalement par la masse des objets - Gravitation - Processus nucléaires

Masse

cycle p-p cycle CNO

1.5-2 M

13 Mjup

(0.013 M )

Fusion du deutérium

Naines brunes:rayon M-1/3

Planètes

10 M

Accrétion du gaz

GéantesTelluriques

Fusion de l’hydrogène

Etoiles :rayon M

80 MJup (0.08 M)

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Pégasides• Actuellement : ~ 30 pégasides découvertes

– Détection essentiellement en VR M.sin(i) – Peu d’information sur la taille / structure / composition

• Pas ou peu de contraintes sur les modèles atmosphériques – Nuages : composition– Aérosols ?– Thermalisation jour / nuit, vent zonaux ?

Spectrocopie proche IR

Sudarsky et al.,

2003Barman et al., 2005

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Pégasides (2)

• En 2012, COROT aura détecté ~ 25 Pégasides– Détection en transit + Vitesse radiale M, R connus– Principale question : Structure / composition de

l’atmosphère spectro observation directe– Rôle de la taille des objets dans les processus

• Observation directe et spectroscopie– HRA + grande dynamique– Couverture spectrale continue Observation depuis l’espace

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PEGASE

Naines brunes et étoiles de faible masse • Science : évolution F(M,t) : connaissance de M

Observation de systèmes liés :

L(M), Teff(M)

Exploration du diagramme (M,t) Objets vieux connus Objets jeunes à découvrir :

(VLTI, Planet Finder)

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Spectroscopie des naines brunes

Atmosphère :

Composition

Rôle des aérosols et

grains réfractaires

(nuages)

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Disques protoplanétaires

• Objectifs:– Déterminer la structure des disque– Comprendre les mécanismes de formation planétaire– interactions disque / étoile / planètes

Ex : Visualiser le sillon créé par

une planète?

Région de formation d’étoiles

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Disques protoplanétaires (2)

Mesure de visibilité en fonction de

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PEGASE

PEGASE et les disques zodiacaux

• Une science préliminaire indispensable à DARWIN– Caractérisation de l’environnement des cibles de DARWIN

– Dimensionnement de l’instrument

• Sensibilité : a priori suffisantes : quelques 10 zodis (AC)– Dépendance en type spectral ?

• Nécessité de disposer de petites bases– Bases optimales entre 10 et 40 m (distance inter

vaisseaux entre 5 et 20 m)

– Condition du vol en formation à étudier ou affiner

– Bilan thermique à revoir

Validation nécessaire durant la phase A

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PEGASE

Choix des ciblesDES AUJOURD’HUI

•12 Pégasides avec S/B > 7 en 1 heure (R=60)•2 naines brunes avec S/B > 7 en 1 heure (R=60)•De nombreuses zones de formation d’étoiles•Cibles DARWIN autour de l’écliptique (programme exozodis)UN PROGRAMME COMPLET DEJA REALISABLE

UN DOMAINE QUI EVOLUE VITE

•Détection récente des « Neptunes Chauds  »•Des systèmes complexes et variées•De nouveaux types d’objets ?DE NOMBREUSES NOUVELLES CIBLES EN 2012

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PEGASE

PEGASE et le contexte interférométrique au sol

• VLTI/Keck: couvertures spectrales entre 1-2.5 m et 8-13 m– Lignes de base inférieures à 200m

– Couverture assez complète pour faire de l’imagerie

– Résolutions spectrales de 35, 1500, 10000

• LBT: imageur à 2 télescopes en mode Fizeau et 23m de bases maximales

• IOTA, CHARA, MRO: imageries mais petites ouvertures (≤ 1m)• COAST, NPOI: imagerie visible très petites pupilles• OHANA: très grandes bases, grands télescopes mais accès difficiles• Antarctique: potentiel intéressant mais limité par les bandes

atmosphériques

Très bonne complémentarité avec les instruments sol

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PEGASE

0,0001

0,001

0,01

0,1

1

0,1 1 10 100

(µm)

résolution angulaire (arcsec)

PEGASE0,25 m2,

10-4

1 m

10 m

100 m

1000 m

FKSI

TPF-C22 m2, 10-9

SIM

JWST30 m2 10-3

DARWIN21 m2,

10-6

IF SOLmax.

200 m2

VLTI

Peg-asides

BD

Gap disk

Terres

?

en vert : objetsà optimal

(contraste max)O3CH4COH2O CO2

planètes géantes froides

5 mas

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PEGASE

PEGASE dans le contexte spatial• Aucun concurrent dans l’espace en terme de domaine spectral et résolution angulaire avant DARWIN/TPF-I• Concurrence marginale du Spitzer et JWST sur les spectres des pégasides

– Très peu d’objets (2 actuellement dont 1 atypique)– Pas de possibilité de recherche d’objets– Dimension temporelle pas explorée

Charbonneau et al., 2005

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PEGASE

PEGASE et DARWIN• PEGASE : une mission avant tout scientifique

– Retour scientifique très important complémentaire de DARWIN

– Au moins un ordre de grandeur moins difficile

• PEGASE pourrait aussi être un précurseur de DARWIN / TPF– Mis à part SIM (?), aucun interféromètre n’est prévu avant DARWIN/TPF

– Nécessité de valider dans l’espace des concepts non validables depuis le sol (vol en formation, senseur de franges…)

– Réduction des risques financiers liés au développement de ces missions très ambitieuses

– Les coûts élevés de ces dernières et les budget limités des états concernés implique nécessairement une coopération internationale.

– PEGASE : étape importante d’une «feuille de route» internationale de l’interférométrie spatiale et de sa réalisation par le VF.

– Intérêt des grandes agences et collaborateurs, mais difficultés financières et calendaires…

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PEGASE

Conclusions

• Un programme scientifique très riche et très novateur

• Une gamme complète de cibles– De « faciles » et assurées à « ambitieux » et

techniquement pointus– À contraindre lors de la définition précise de

l’instrument

• Un précurseur indispensable pour les futures missions d’interférométrie type DARWIN/TPF