F.Fressin, T.GuillotP.Assus, JP. Rivet, J.Gay, Y. Rabbia (OCA - Nice),

A.Erikson, H.Rauer (DLR - Berlin),F.Pont (Obs. Genève),

F.Bouchy, C. Moutou (OAMP - Marseille),A.Léger (IAS - Orsay)

A STEPA STEP Antarctica Search for Transiting Antarctica Search for Transiting

Extrasolar PlanetsExtrasolar Planets

Les planètes extrasolaires connuesLes planètes extrasolaires connues

Les “pégasides”ou “Jupiters chauds”

Périodes orbitales:1 à 10 jours !

Environ 0.5% des étoiles de type solaire

Probabilité de transit:~10%

Le « transit » d’une Le « transit » d’une exo-planèteexo-planète

Vue « de dessus »:

Vue depuis la Terre:

Observateur

Étoile cible

Exoplanète

La courbe de luminositéLa courbe de luminosité

1.2

0.

Transit i

N0 i

Luminosité

Temps

Les transits: Pourquoi?Les transits: Pourquoi?

QuickTime™ et undécompresseur GIF

sont requis pour visionner cette image.

Seule possibilité de mesurer le rayon d’une exoplanète

Combiné avec des mesures en vitesses radiales: Masse, densité, composition

Capacité de détecter des objets petits Jupiter: 1%; Terre: 0.01%

Mesure de l’effet de phase atmosphérique

mesure du rayon(photométrie)

mesure de la masse(vitesses radiales)

Les planètes en transitLes planètes en transit

• 7 planètes en transit à ce jour– 1 vitesse-radiale + suivi

photométrique– 5 OGLE– 1 TrES

• Des périodes très courtes:– 1 à 10 jours!

• Amplitude du signal: ~1%

• Masses & rayons: de l’ordre de celui de Jupiter

Vers les « petites » planètes…Vers les « petites » planètes…

• 3 planètes de type « Uranus » détectées– Méthode des vitesses radiales

Etoile Type Msini (M)

D (AU) P (jours)

HD160691d

G3IV-V 14 0.09 9.6

55 CnC e G8V 14 0.038 2.8

GJ 436 b M2.5V 21 0.028 2.6

Les transits de l’espaceLes transits de l’espaceNom Caractéristiques Notes

COROT 27cm, orbite polaire, 2°x1°

Lancement 2006

Kepler Schmidt, 95cm, 105°2

Lancement 2007

Projets transits au sol Projets transits au sol Program Observing site Status Telescope Instrument

FieldofView

Limitingmagnitude

Stars/FOV Precision

VulcanMt. Hamilton,California

observing 5,4 cm

SpectralInstruments-560,KodakKAF16800 4k x4k CCD, CanonEF300 F/2.8

7° x7°

13 mag 6000 1%

Hat-1 Kitt Peak, Arizonaunderconstruction

6,4 cm

Apogee AP 10,ThomsonTHX7899M 2k x2k, Nikon180mm f/2.8 MF

9° x9°

13 mag 20000 0,01 mag

ASAS-3   observing 7,1 cmApogee AP 102k x 2k, Minolta200/2.8

8,8°x8,8°

14 mag 8000  

STARETenerife, CanaryIslands

observing 10 cmPixelvision 2k x2k CCD, f/2.9

  25000  

BESTThueringerLandessternwarte,Germany

observing 20 cm

CCD AP10Apogee,ThomsonTHX899M

3.1°x3.1°

13 mag 30000 < 1%

WASP0   Project 10 inch

F/2.8 Nikon,Apogee 10 CCDcamera(2k x 2k)

9° x9°

14 mag   1 %

SuperWASPLa Palma, CanaryIslands

underconstruction

11,1 cm

Canon 200mmf/1.8, 2k x 2kthinned EEVproduced byAndor of Belfast

9.5°x9.5°

13 mag 43000  

APTSiding SpringObservatory,Australia

observing 80 cm  2° x3°

13 mag   1%

OGLELas CampanasObservatory,Chile

observing 130 cm

8kMOSAIC CCDcamera (SITe2048 x 2049 thinchip )

35' x35'

     

STELLATenerife, CanaryIslands

underconstruction

???CCD42-40 NIMO2k x 2k

       

RAPTOR AFenton Hill,Jemez Mountains

underconstruction

70 cm

Apogee AP10,Thomson 7899MCCD 2k x 2k,Canon 85mmf/1.2

19,5°x19,5°

12 mag    

Un nouveau projet transit sol?

• Buts scientifiques:– Détecter ~1000 « Pégasides » d’ici 2012– Détecter des « Uranus chauds », voire des planètes plus

petites– Mesurer la courbe de lumière liée à la lumière réfléchie

par la planète

• Conditions requises:– Bonne couverture en phase– Site présentant d’excellentes qualités photométriques– Projet pouvant donner des résultats rapidement– Nécessité de combiner avec mesures parallèles de

vitesses radiales– Peu de fausses alertes

A STEP : A STEP : Un télescope de 40 cm au Dôme CUn télescope de 40 cm au Dôme C

• Objectif du projet+ Préparation de l’après COROT + Qualification photométrique du site pour ce type

d’études + Mise en évidence du gain en détectivité lié au

Dôme C

• Particularités du projet+ Phase 0 d’un projet de détection massif+ Possibilité de coordination avec d’autres projets existants+ Seul projet français de détection de transits depuis le sol

• Les problèmes actuels- Incertitudes liées à la logistique du Dôme C- Choix de la caméra- Besoin en ingénieurs/techniciens

Les équipes participant au projetCoordination du projet

Comité scientifique

Conception, tests de l’instrument, qualification du télescope à basse température

Automatisation du télescope, stockage et traitement des données.

Recherche des transits dans les courbes de lumières, élimination des fausses détections.

Simulations, sélections des champs

Suivi par vitesses radiales des candidats avec HARPS

Tristan Guillot (Cassiopée)François Fressin (Gemini)

Tristan Guillot (Cassiopée)Jean Gay (Gemini)Frédéric Pont (Genève)Alain Léger (IAS)Heike Rauer (Berlin)

Pierre Assus (Cassiopée)François Fressin (Gemini)Consultation Concordiastro (LUAN/OCA)

Heike Rauer (Berlin)Anders Erikson (Berlin)François Bouchy (LAM - OHP)

Alain Léger (IAS)François Fressin (Gemini)Frédéric Pont (Genève)Anders Erikson (Berlin)

Heike Rauer (Berlin)Claire Moutou (LAM)Jean-Pierre Rivet (Cassiopée)

Frédéric Pont (Genève)François Bouchy (LAM - OHP)

Les avantages du Dôme CLes avantages du Dôme C•Trois ans de travaux conduits par le LUAN pour la qualification du Dôme C : meilleur site au monde pour la photométrie de précision

•Tests en hiver austral en cours (LUAN)

•Nuit australe : couverture en phase exceptionnelle (observation en continu possible sur de longues durées)

Pourquoi observer en continu ?

Une bonne couverture en phase est déterminante pour détecter la majorité des transits depuis le sol

OGLE: transits découverts avec des périodes :• très courtes : 1 jour environ (rare!) ou périodes • stroboscopiques

« Pégasides »: périodes autour de 3 jours, profondeur ~1%

Probabilité de détection d’un transit

Avec OGLE

Pour le même télescope avec une couverture en phase sans intermittence pendant 60 jours

Courbe de probabilité de détection égale à 50 % pour une observation de 60 jours

Pour un télescope de type A STEP au Chili

Pour le même télescope au Dôme C

Dôme C / Espace- Fluctuations atmosphériques

- La brillance du ciel dépend de : • La hauteur du soleil sous l’horizon• D’éventuelles aurores australes• De la phase de la Lune

+ Possibilité de stockage d’une grande quantité de données

+ Coût réduit (transport, interventions)

+ Possibilité d’améliorations ultérieures (filtres…)40

10

-10

-40

Centre galactique

Soleil

LuneH

eigh

t on

the

sky

May June July 2007

Le télescope A STEP

-Télescope Newton de 40 cmCompromis pour la taille du champ

-Monture Astrophysics 1200Actuellement testée au Dôme C

-Tube en fibre de carboneLéger et peu dilaté

- Correcteur de Coma

-Tests sur un jumeau non – « antarctisé » au plateau de Calern cet hiver

> Bon compromis entre performances, coût et faisabilité

Financement du projet

Demande à l’INSU et au PNP2005 : 20 K€ -> Missions, collaborations

Caméra, électronique et outils d’acquisition

Informatique2006 : 100 K€ -> Télescope, qualifications au froid, tests

Missions, collaborations2007 : 10 K€ -> Missions, collaborations

Demandes de financement à nos partenaires européens (Allemagne, Suisse) -> hardware, réduction des données

Demande à la région PACA -> pièces mécaniques (tube, araignée, supports)

IPEV : financement de la logistique (transport, installation)

Points-clés du projet

Conception et fabrication du télescope 2004-2006>J.Gay, F.Fressin industriels:O&V, Airy

CCD + Système de lecture 2005

Transport et installation du télescope sur le site fin 2006>F.Fressin+? IPEV

Conception de la chaîne de traitement des données 2005>A.Erikson, H.Rauer BEST

Automatisation du télescope/système de suivi 2005>BEST + ?

Qualification du télescope basse température2006>P.Assus, F.Fressin O&V, consultation LUAN

Recherche des transits dans les courbes de lumière 2007-2008>T.Guillot, F.Pont, H.Rauer, F.Fressin algorithmes

COROTSuivi des candidats en vitesse radiale 2007-2008

>F.Pont-F.Bouchy HARPS

Test du télescope jumeau hiver 2005>J.P.Rivet,J.Gay,F.Fressin,P.Assus industriels:0&V

Optimisation de la recherche de transits 2004-2005>T.Guillot, F.Fressin, F.Pont, F.Bouchy

Possibilité d’utiliser une CCD de réserve de COROT(demande en cours)

Le traitement des données

Ré-utilisation possible d’une grande partie de la chaîne de traitements de données du télescope

BEST (Berlin Exoplanet Search Telescope)

Binaires à éclipses rasantes

naines M systèmes triples

La discrimination des faux transits

Suivi par vitesse radiale des candidatsAvec l’instrument HARPS•Elimination des faux candidats•Caractérisation masse - rayon des détections

PlanningPlanningDESCRIPTION DES PRINCIPALES TACHES

2005 2006 2007

Définition de l’informatique de commande et de lecture de la caméra

X X X

Commande de la CCD SBIG STL 11000 X Définition de la Chaîne de traitement des Données, adaptation à partir de BEST

X X X X

Etude de l’implantation logistique au Dôme C en liaison avec CONCORDIASTRO

X X X X

Etude de la meilleure solution technologique pour une campagne de détection massive

X X X X X X X X X

Test du télescope similaire non « antarctisé » mis à notre disposition par OPTIQUE ET VISION

X

Simulation et sélection de champs pour A STEP X X Etude de la gestion des fausses détections X X X X X Commande de la monture Astrophysics 1200 X X X Réal isation du tube du télescope X Réalisation des miroirs et pièces secondaires X Qualification des éléments à basse température X Assemblage et test du télescope X Installation au Dôme C X Première campagne de qualification photométrique du site et de recherche de transits

X X

Récupération des données et analyse des signaux X

Perspectives• A STEP est un projet au potentiel élevé

– Susceptible de détecter en une saison d’observation autant de transits que l’ensemble des autres programmes au sol jusqu’ici en plusieurs années.

– Test photométrique du Dôme C– Requis pour des programmes de transits futurs.

• Contexte du projet– Sujet d’une demande à l’INSU et au PNP– Le seul programme de détection de transits français en dehors de COROT– Maîtrise d’œuvre de l’OCA et collaborations européennes

• La nécessité de réaliser A STEP rapidement– Le Dôme C est reconnu par la communauté comme étant potentiellement

le meilleur site au monde pour la détection photométrique.– La compétition pour la recherche de transits est intense.– Nous avons l’opportunité d’utiliser l’expérience acquise sur COROT, BEST,

OGLE

• Vos contributions sont bienvenues !