Publié le 5 avril 2019
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téléscope optique LSST

L’équipe Énergie Noire du LAL est impliquée dans le projet LSST (Large Synoptic Survey Telescope) et dans la collaboration DESC (Dark Energy Science Collaboration). LSST est un grand télescope optique destiné à mener un relevé photométrique profond du ciel austral durant 10 ans. Le projet sur le site de Cerro Pachon au Chili comprend un télescope à très grand champ de 8,40m de diamètre avec une caméra de 3,2 milliards de pixels.

L’équipe Énergie Noire du LAL est impliquée dans le projet LSST (Large Synoptic Survey Telescope) et dans la collaboration DESC (Dark Energy Science Collaboration). Le LAL a été membre fondateur du consortium LSST-France en 2007, aux côtés du LPNHE et de l’APC. Le laboratoire a contribué à la conception et à la réalisation de l’électronique de lecture de la caméra et l’équipe est impliquée dans la modélisation de l’atmosphère et sur l’instrumentation du télescope auxiliaire. Elle travaille également sur les méthodes statistiques de caractérisation des grandes structures (LSS), les oscillations acoustiques baryoniques (BAO’s) et la détermination des redshifts photométriques.

LSST est un grand télescope optique destiné à mener un relevé photométrique profond du ciel austral, dans six bandes (ugrizy) durant 10 ans. Le projet qui est dans une phase avancée de construction sur le site de Cerro Pachon au Chili, comprend un télescope à très grand champ de 8,40m de diamètre, équipé d’une caméra de 3,2 milliards de pixels qui couvre un champ de vue 3,5° (9.6 deg. carré).  Le plan focal comprend 189 CCDs (Charge-Coupled Device ou Dispositif à Transfert de Charges) de 4096x4096 pixels chacun. Chaque CCD sera lu en parallèle à travers 16 canaux de sortie correspondant chacun à 2048x512 pixels par un circuit intégré ASPIC (Analogue Signal Processing Integrated Circuit) sur lequel le groupe de microélectronique du LAL a commencé à travailler dès 2006.  
La quatrième et dernière version de l’ASPIC, conçue et fabriquée à l’automne 2014, a été produite en série. Les 2000 circuits produits ont été réceptionnés, testés sur banc et livrés à SLAC en 2016-2017 pour l’intégration dans la caméra. Un autre circuit intégré (CABAC pour Clocks And Biases ASIC for CCDs) a été développé par le LAL et le LPNHE, capable de fournir toutes les horloges (4 parallèles et 4 séries) et les tensions de polarisation nécessaires au bon fonctionnement des CCDs. Il n'a pas été retenu pour l'utilisation dans LSST, mais sa dernière version sera utilisée dans le projet de recherche de matière noire DAMIC où la qualité des horloges est essentielle pour minimiser le bruit de lecture.
 
LSST a pour objectif d’atteindre une précision et une uniformité photométrique de quelques pour mille, jamais atteintes pour des observations depuis le sol. Une bonne compréhension des effets atmosphériques et leur mesure est indispensable pour atteindre cette performance. Un second instrument, le télescope auxiliaire de LSST (AuxTel), fonctionnera en mode spectro-photométrique et sera dédié à la mesure de la transparence de l’atmosphère en parallèle aux observations du télescope principal. L’équipe Énergie Noire du LAL a imaginé et développe actuellement un disperseur holographique (HOLOSpec) à performances optiques et spectrales très supérieures à celle du réseau diffractif ordinaire (Ronchi) qui constitue l’option de base pour AuxTel.

Les images LSST représentent un volume de quelques petabytes par an et près d’une centaine de petabytes à la fin du relevé. Le centre de calcul de l’IN2P3 est un partenaire majeur de LSST, aux côtés du NCSA (National Center for Supercomputing Applications) pour le stockage et le traitement des images de LSST. Le CC-IN2P3 doit en effet assurer le traitement annuel de la moitié des images de LSST en vue de la production des catalogues d’étoiles et de galaxies. Le LAL contribue au déploiement de la chaîne du traitement des images et mène des R&D autour des outils de calcul distribué, et Spark en particulier.

Les deux prochaines années seront une période charnière pour le projet, et passionnante pour les équipes impliquées. L’année 2019 marque en effet le début de la période de mise en exploitation de l’instrument, avec la mise en service du télescope auxiliaire, suivi de ComCam (Commissioning Camera, 9 CCD’s) en 2020. Un premier relevé de vérification est prévu pour débuter en 2021.