Projet ANR-13-BS05-0010 – FOGHAR : La formation des galaxies vue à haute résolution avec VLT/MUSE
Programme : Blanc - SIMI 5 - Physique subatomique et théories associées, astrophysique, astronomie et planétologie (Blanc SIMI 5)
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Monsieur Bruno GUIDERDONI (Centre de Recherche Astrophysique de Lyon)
Partenaires : Centre de Recherche Astrophysique de Lyon; Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie
Montant : 591760.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 48 mois
Résumé : La formation des galaxies vue à haute résolution avec VLT/MUSELe projet FOGHAR consiste à exploiter les données du temps garanti du spectrographe à intégrale de champ MUSE opérationnel sur le VLT depuis l’été 2014, pour affiner notre compréhension des processus de formation et d’évolution des galaxies, en bénéficiant de la sensibilité, de la résolution spatiale et de la résolution angulaire de cet instrument innovant.
Vers une meilleure compréhension de la formation des galaxiesFOGHAR regroupe les équipes françaises qui ont participé à la construction de l’instrument pendant une dizaine d’années, au CRAL (Lyon) et à l’IRAP (Toulouse), et vise à assurer un retour scientifique proportionnel à l’investissement français au sein du consortium européen MUSE. Les équipes françaises se sont positionnées sur l’étude des champs profonds : chémodynamique des galaxies à redshift intermédiaire (0.3Exploitation des observations de champs profonds sur le temps garanti MUSELes membres de l'équipe FOGHAR conduisent des programmes d'observations de champs profonds sur le temps garanti MUSE (environ 15-20 nuits par semestre), développent des logiciels d'analyse des données, et extraient, à partir des images et des catalogues, des contraintes sur les processus de formation et d'évolution des galaxies. Un programme de simulations numériques a été lancé sur les centres de calcul nationaux et sur une mésomachine dédiée pour aider l'interprétation de ces observations.
Résumé de la soumission : A l'ère de la cosmologie de précision, nous avons encore besoin de comprendre comment le gaz intergalactique coule dans ls halos de galaxies, comment il se transforme en étoiles, et comment les étoiles éjectent gaz, métaux et énergie dans le milieu interstellaire et/ou intergalactique (IGM). De façon idéale, ces processus doivent être suivis depuis les premières galaxies et la phase de réionisation entre les redshifts 15 et 7, puis au moment de l'assemblage des blocs constitutifs, quand l'univers avait typiquement 1-2 Gans, jusqu'à la formation de la séquence de Hubble des types morphologiques vue dans l'univers local.MUSE, un instrument de 2nde génération pour le VLT, sondera l'univers profond comme jamais auparavant. Grâce à sa sensibilité et ses capacités multiplex, ce spectrographe géant 3D révolutionnaire permettra de contraindre les scénarios de formation des galaxies avec une précision sans précédent. MUSE commencera ses opérations en 2013, assisté par une optique adaptative à partir de mi-2015. MUSE obtiendra 90 000 spectres par pose, à une résolution moyenne R=3000 dans tout le domaine spectral visible 4800-9300 Å, dans un champ de 1 arcmin2, avec une excellente transparence et stabilité globale qui facilitera les longues intégrations.Parce qu'aucun instrument semblable n'existe actuellement avec de telles capacités multiplex et une telle sensibilité à ce niveau de résolution spatiale et spectrale, nous espérons faire des progrès majeurs dans la connaissance des processus de formation des galaxies le long des axes suivants : la caractérisation de la fin de la réionisation (6Le consortium européen MUSE a obtenu 255 nuits de temps garanti (GTO), à conduire au rythme de 20 nuis d'observation par semestre, sur une période typique de 6 ans. La plupart du GTO sera dédiée à une stratégie "emboîtée" de relevés étendus, moyennement profonds, et profonds. Cette proposition est soumise par le Science Team français du consortium MUSE, pour exploiter ces relevés extragalactiques et placer de nouvelles contraintes sur des questions fondamentales liées à la formation des galaxies. Le GTO MUSE sera exploité conjointement par les instituts du consortium, ce qui conduira à un processus de collaboration/compétition. Etant donné l'investissement fait par la France pour MUSE, cette proposition est d'une importance majeure pour maintenir un leadership des équipes françaises, et garantir un retour scientifique proportionné.Le programme scientifique de ce projet ANR est organisé en plusieurs lots de tâches (WP). WP0 est le WP de supervision. WP1 est le lot initial, qui traite de la gestion des données, depuis l'acquisition jusqu'aux catalogues exploitables. WP2, 3, et 4 traitent respectivement des galaxies à grand redshift, des galaxies de redshift intermédiaire, et de l'IGM. WP5 développera des outils théoriques et conduira la synthèse finale. WP6 accompagnera le projet du début à la fin, surtout avec un film, des expositions et des conférences pour le grand public et les lycéens. Ce projet est programmé pour la période 2014-2017. Les ressources requises sont deux positions post-doctorales de 3 ans, essentielles pour le succès des WP2, 3 et 4, des équipements informatiques, des frais de mission, et des prestations externes. Le coût associé s'élève à 591 760 € (560 000 € plus 4% de frais de gestion).
Résultats : L’un des résultats les plus marquants concerne la détection par MUSE, dans le champ profond HDFS, de dizaines d’émetteurs Lyman-alpha invisibles dans les données les plus profondes du Télescope Spatial Hubble (Bacon et al. 2015). L ‘analyse faite à partir de modèles de formation des galaxies (Garel et al. 2015), montre que ces galaxies très faibles sont les progéniteurs de la population de galaxies spirales actuelles comme notre Voie Lactée.
Perspectives : Les résultats de FOGHAR serviront à lancer des campagnes de suivi des champs profonds et des sources intéressantes avec d'autres instruments de pointe (VLT/KMOS pour l'IR proche, ALMA pour le submillimétrique), et à préparer les observations de certains champs profonds avec JWST/NIRSpec.
Publications et brevets : Une douzaine de papiers sont publiés, en cours de publication, ou en préparation. Les membres de l'équipe FOGHAR sont fréquemment invités à des conférences nationales et internationales pour présenter les premiers résultats des champs profonds MUSE.