A STEP

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A STEP Antarctica Search for Transiting
Extrasolar Planets
F.Fressin, T.Guillot A.Blazit, JP. Rivet,Y
Rabbia, J.Gay, P.Assus (OCA - Nice), F.X.
Schmider, E. Fossat, K. Agabi, J.B. Daban (LUAN),
F.Pont (Obs. Genève), C.Moutou (OHP -
OAMP), A.Erikson, H.Rauer (DLR - Berlin),
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Les transits Pourquoi?
mesure de la masse (vitesses radiales)
mesure du rayon (photométrie)

• Seule possibilité de mesurer le rayon dune
• exoplanète
• Combiné avec des mesures en vitesses
• radiales
• Masse, densité, composition
• Capacité de détecter des objets petits
• Jupiter 1 Terre 0.01

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Limportance des transits

• Sato et al. For N2K Consortium, accepté par
  Astrophysical Journal 07/2005
• Un Saturne chaud avec un noyau massif !
• Période 2.8766 jour
• Rayon 0.725 /- 0.05 RJup
• Masse 0.36 /-O.O3 MJup
• Les modèles de formation planétaire suggèrent la
  présence dun noyau rocheux de 67 masses
  terrestres !

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Les 9 planètes caractérisées
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Projets transits au sol

• 9 planètes en transit découvertes à ce jour
• 3 vitesse-radiale suivi photométrique
• 5 OGLE
• 1 TrES

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La photométrie des transits Comment ça marche
pas ?
Un écart énorme entre le nombre de détections
attendu et la réalité Projet STARE OGLE HATne
t Vulcan UNSW
Nombre de détection attendu par
saison 14 17.2 11 11 13.6
Simulation considérant les  effets
systématiques  0.9 1.1 0.2 0.6 0.01
Nombre de détections réel 1 1.2 0 0 0

• Plusieurs éléments mis en cause pour estimer
  cette surestimation
• Nombre de candidats réels exploitables par champ
  (Brown 2003, Gaudi et al. 2005 )
• Couverture temporelle limitée
• Bruits rouges corrélés ou effets systématiques
  (Pont 2005)

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Lestimation précise du nombre de cibles
exploitables par champ
Les différence de types stellaires Le biais en
métallicité
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Lobservation 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 dun transit Avec
OGLE Pour le même télescope avec une couverture
en phase sans intermittence pendant 60 jours
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Les effets systématiques

• Nous nen possédons quune connaissance partielle
• Ils résultent de linteraction entre effets
• environnementaux et avec les choix instrumentaux
• Ils sont fortement liés à la qualité de
  léchantillonnage
• Pour OGLE, la principale source est la réfraction
  
• différentielle liée aux changements de masse
  dair.

Ces bruits rouges, ou  effets systématiques 
sont lensemble des bruits ayant des corrélations
temporelles et que lon ne peut soustraire
simplement. Ils sont de loin, et pour tous les
projets transit sol que nous avons analysés, le
bruit majorant.

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Etude théorique en cours La simulation de la
détectivité globale dun programme de recherche
de transits
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A STEP Une caméra à adapter sur un télescope
du sitepour la recherche de transits au Dôme C

• Objectif du projet
• Qualification photométrique du site pour ce
  type détudes
• Mise en évidence du gain en détectivité lié au
  Dôme C
• Détection dexoplanètes en transit
• Particularités du projet
• Phase 0 dun projet de détection massif
• Seul projet français de détection de transits
  depuis le sol
• Coordination avec dautres projets existants

Scientific committee Tristan Guillot (OCA,
PI) Francois Fressin (OCA, IS) Frederic Pont
(Geneva) Eric Fossat (LUAN) François-Xavier
Schmider (LUAN) Heike Rauer (DLR)
Scientific consultants Claire Moutou (OAMP) Alain Léger (IAS) Jean Gay (OCA) Jean-Philippe Beaulieu (IAP)
Technical team Karim Agabi (LUAN, PM) Jean Baptiste Daban (LUAN) Alain Blazit (OCA) Francois Fressin (OCA) Anders Erikson (DLR) Technical consultants Pierre Assus (OCA) Pierre Antonelli (OCA) Catherine Renaud (OCA) Eric Aristidi (LUAN)
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Dome C, Antarctique
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Stratégie dobservation
Confirmation par le premier hivernage de la
couverture en phase exceptionnelle (couverture
nuageuse, aurores australes ne sont pas nuisibles)
 First Whole atmosphere night seeing
measurements at Dome C, Antarctica  Agabi,
Aristidi, Azouit, Fossat, Martin, Sadibekova,
Vernin, Ziad
Effets systématiques environnementaux largement
réduits (masse dair faible et presque constante
pour le champ-cible Échelle temporelle des
fluctuations différentes des périodes de
transits)
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Planning du projet
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Plusieurs configurations étudiées en parallèle
Prototype dédié Télescope Newton de 40 cm
Télescope de type MEADE 16 antarctisé
CCD EEV 42-80 (MARCONI) Size 2048 x 2048 Pixel
size 13,5m
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Plusieurs configurations étudiées en parallèle

• Télescope  Minitrust  combinaison à 3 miroirs
  pour la photométrie grand champ à optique active
  anastigmatique et achromatique
• Diamètre 45 cm
• Utilisation nominale pour un champ de 2 de
  diagonale sur une caméra de 25 mm de côté
• Miroirs en Zérodur existants et testés
• Champ  parfait , limité par la diffraction
  dans ces conditions dutilisation

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Groupes de travail

• Groupe scientifique (OCA)
• Instrumentation
• Télescope (LUAN)
• Optique (OAMP)
• Caméra (OCA)
• Informatique (OCA)
• Stratégie dobservation (OAMP, OCA)
• Traitement des données (DLR)
• Logistique (LUAN)
• Tests, étalonnage (LUAN)
• Automatisation (DLR, Genève)
• Suivi des candidats (Genève)

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Caméra A STEP
CCD Backup Corot
Andor DW 436


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Le traitement des données
Ré-utilisation possible dune grande partie de
la chaîne de traitements de données du télescope
BEST (Berlin Exoplanet Search Telescope)
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La discrimination des faux transits
Binaires à éclipses rasantes
naines M
systèmes triples

• Suivi par vitesse radiale des candidats
• Avec linstrument HARPS
• Elimination des faux candidats
• Caractérisation masse - rayon des détections

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Perspectives

• A STEP est un projet au potentiel élevé
• Susceptible de détecter en une saison
  dobservation autant de transits que lensemble
  des autres programmes au sol jusquici en
  plusieurs années.
• Test photométrique du Dôme C pour les programmes
  de transits futurs.
• Soutenu par le PNP (Phase 0), le groupe
  Sismologie Stellaire, le groupe Exoplanètes et le
  CSA.
• Fait lobjet dune demande ANR

• La recherche de transits est déterminante
• pour la caractérisation planétaire
• Les modèles de formation planétaire et du système
  solaire
• Une étape primordiale pour préparer les grands
  projets de recherche exobiologique

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A STEP Les résultats de la phase 0 en 2005 et
les travaux en cours

• La constitution dune équipe scientifique et
  technique adaptée au projet
• Identification du Project Manager et de lexpert
  caméra à lOCA
• Intégration du LUAN dans léquipe A STEP
• Létude de ladaptation de A STEP aux télescopes
  du site
• Etude du dispositif optomécanique dinsertion
• Létude de la stratégie optimale pour un
  programme transit sol
• Exploitation des résultats du premier hivernage
• Champs cibles et stratégie dobservation
• La connaissance de la photométrie des transits
  depuis le sol
• Impact des effets systématiques (Pont et al. 2005
  en préparation)
• Simulateur global de détection des transits
  (incluant simulateur de champ et tous les effets
  générateurs de bruit dont nous avons
  connaissance)