Objectifs scientifiques
Première mission spatiale de type S (small) de l’ESA, CHEOPS a été placée en orbite le 18 décembre 2019. C’est une mission de caractérisation des exoplanètes qui vise à déterminer avec précision leurs paramètres en combinant transits et vitesse radiale. En effet, l’instrument effectue un suivi des étoiles pour lesquelles les grands relevés de vitesse radiale réalisés au sol ou par la mission spatiale TESS ont déjà révélé ou laissent suspecter la présence d’une planète. L’objectif est de mesurer très précisément le transit des planètes afin de déterminer avec la meilleure précision possible leur rayon et l’ensemble de leurs paramètres orbitaux. Combinées à la mesure de leur masse, ces mesures permettent de connaitre la nature de ces planètes et contraignent leur mécanisme de formation et d’évolution.
Les principaux thèmes scientifiques de l’instrument sont :
- la recherche de transits de planètes déjà connues grâce aux grands relevés en vitesse radiale réalisés au sol ;
- l’amélioration des relations masse-rayon des planètes de la classe de Saturne et plus petites, détectées au sol ou par la mission spatiale TESS ;
- la caractérisation des atmosphères d’exoplanètes grâce à l’observation et la mesure des éclipses secondaires et, dans certains cas, la courbe de phase.
Ces grands thèmes sont complétés par des recherches plus exploratoires comme la recherche de planètes autour d’étoiles de types spectraux précoces, de déformations de marée, d’exo-lunes ou d’exo-anneaux ou la caractérisation photométrique de certaines classes d’étoiles.
L’instrument enchaîne désormais les observations d’étoiles individuelles pour des durées typiques d’un jour.
Le consortium CHEOPS regroupe 12 pays européens et est placé sous responsabilité de la Suisse. Le LAM, seul laboratoire français impliqué dans la préparation de la mission, a développé et fourni le logiciel de réduction des données du segment sol (workpackage 10, Data Reduction Pipeline). Ce logiciel du segment sol réalise automatiquement la calibration des images brutes et la correction de effets instrumentaux tels les impacts de rayons cosmiques, le “smearing”, ou le bougé de l’instrument… et construit la courbe de lumière associée à chaque observation. Il est utilisé pour traiter toutes les images acquises par l’instrument, qu’il s’agisse des observations réalisées dans le cadre de programmes du temps ouvert ou du consortium.
Descriptions techniques
Depuis le tir en décembre 2019, la recette en vol de l’instrument et du pipeline se sont déroulés avec succès. Pendant près de trois mois, l’instrument a été soigneusement testé et calibré par le personnel de la mission, en partie depuis leur domicile en raison de l’épidémie de coronavirus. Fin mars 2020, le télescope spatial a été déclaré entièrement opérationnel avec des performances photométriques en excellent accord avec les exigences mission.
Comme attendu, le pipeline a requis un certain nombre d’ajustements car l’instrument présente certains écarts avec les mesures réalisées en laboratoire avant le tir. En particulier, la forme de PSF est légèrement différente avec des ailes plus importantes, les lignes d’overscan se sont avérées trop bruitées pour être utiles, mais la stabilité de l’instrument est supérieure à ce qui avait été spécifié. Dans ces premières phases, l’expertise de la DT s’est avérée particulièrement précieuse pour ajuster le logiciel avec les premiers jeux de données réelles et démontrer que l’instrument atteint bien les performances requises.
Actuellement, le LAM finit d’adapter le logiciel aux caractéristiques de vol de l’instrument et d’étudier les effets indésirables imprévus. Le LAM a en effet identifié certains effets qui n’avaient pas été anticipés tels que des effets de lumière réfléchie ou la déformation thermoélastique du télescope qui se traduit par une modification de la PSF au cours d’une même visite. Sur le long terme, il va bien évidemment falloir suivre, quantifier et corriger les effets de vieillissement de l’instrument.
Enfin, il y a également un support aux scientifiques pour l’aide à l’interprétation des données et l’étude conjointe des améliorations à apporter aux traitements.
La DT soutient le LAM dans ce projet :
- en assurant les tâches de suivi du logiciel et sa maintenance ; la DT dispose des compétences appropriées et de l’historique de la mission,
- en assurant le support à la communauté.
Contact DT : Pascal Guterman
Contact LAM : Magali Deleuil