dome c, antarctique : un hiver à -75°c aristidi/hivernage eric aristidi (luan) … de lintérêt...
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Dome C, Antarctique :
Un hiver à -75°C
www-luan.unice.fr/~aristidi/hivernage
Eric Aristidi(LUAN)
… de l’intérêt d’aller faire de l’astronomie dans le froid polaire alors qu’il existe des observatoires à Hawaï ou aux Canaries...
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Base CONCORDIA
1100 km
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La base franco-italienne Concordia
Capacité : 18 places en hiver
1999 2000 2002
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Relief du plateau Antarctique
Dome A/Argus4100 m
Dome C/Charlie3300 m
Dome F/Fuji3800 m
Advantages :. No wind. No clouds. altitude
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Un peu d’histoire…
1995
1er astronome a Dome C:J. Vernin
2000-20077 campagnes d’été
-R&D- lachers de ballons-mesures de turbulence- préparation des hivernages
2005/06/07
Premiers hivernages :K. Agabi puis E. Aristidi puis D. Mekarnia et F. Jeanneaux
-qualification du site-Mais aussi quelques manips comme CORONA ou pre-LUCAS
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L’observatoire Astro-ConcordiaEn Janvier 2006
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Wi-Fi LAN+Fiber optics connection
Data acquisition Concordia labo
To the mast (700 m)
300 m
Tout est contrôlé à distancedepuis le labo à Concordia
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L’été à Concordia…des températures entre -25°C et -40°C
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Mesures de seeing :Differential Image Motion Monitor
• Celestron 11 d=28 cm, tube INVAR
• masque à 2 trous (diam. 6 cm,sep. 20 cm)
•CCD visible thermostatée à –20°C
Glass prism
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Le seeing est excellent en étéBon seeing observé quand le profil vertical de température au dessus du sol est plat.
(Aristidi et al., A&A 2005)
Temp. Gradient (6°/100m)
No temp. gradient
Site Seeing Isoplan. angle
Paranal 0.66 1.91
La Silla 0.87 1.25
Dome C (summer) 0.54 6.8
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13h00h12h 18h
06h
En route pour l’hiver…
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Observations visuelles (4-5 points par jour), E. Aristidi période Avr – Oct 2006 (2nd hivernage)
Moyenne : 94% de nuits dégagées(moins de la moitié du ciel couvert)
Mauna Kea (Hawaï)1: 67%Paranal (Chili)2 : 87%
(avec le même critère)
nuit polaire
Une météo exceptionnelle…
Fraction de ciel clair
% d
e te
mps
fractionfraction
1 Kaufman & Vecchione, 19812 Sarazin, 2001
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Les expériences de site testing en hiver 20051. Ballons « Cn
2 »
DIMM 2
DIMM 1 DIMM 3
2. DIMMs
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h=8.5m
h=20m
h=3.5m
All histograms stand for the period Jul-Oct 05
h= 3.5m : seeing<0.6 ’’ 7% of the timeh= 8.5m : seeing<0.6 ’’ 18% of the timeh=20m : seeing<0.6 ’’ 42% of the time
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Profils donnés par les ballons
Hbl median =33 m
T=20°(6° in summer)
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Résultats :
…depuis une hauteur de 8m
Balloons*
Seeing 0.4 ‘’
0 10.7
0 ‘‘ 6.6 ‘’
Balloons (32)* Dimms (2 WO)
Seeing 1.4 ‘’ 1.3 ‘’
0 8.3 ms
0 ‘‘ 6.5 ‘’ 3.6 ‘’
Mauna Kea
0.6 ‘’
2.7 ms
1.9 ‘’
…depuis une hauteur de 33m
Paranal
0.8 ‘’
3.3 ms
2.6 ‘’
Trinquet et al., soumis à PASP
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Et mon hivernage
à moi ?
DIMM (suite) GSM
Mât instrumenté
CORONA Lum. Cendrée (« pre-LUCAS »)
SSS
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Le mât instrumentéMonitorer la couche limite en bardant de capteurs une tour de 30 mètres.
2 types de capteurs utilisés :
1 : microthermes
2 : sonics(n’ont fonctionné qu’en été)
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SSS : Single star scidar
Le SSS au foyer du Meade 16
Cross-correlations between temporally spaced images computed in real time for increasing temporal lags (multiples of 7ms)
Star Canopus at the SSS focal plane. The structure and the evolution of the flying shadows on the pupil give access to the turbulence profile
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Corona : un coronographe stellaire
Résultats sur Acrux (en été, T=-30°C). Extinction entre 10 et 30*
Corona a Dome C en Décembre 2005.
Principe : un 4 quadrants au foyer du télescope (35 cm)
*Guerri et al., PASP, submitted
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Lumière Cendrée et Chlorophylle…
Le petit spectrographe utilisé pendant l’hiver 2006 pour réaliser les spectres de la lumière cendrée.
Exemple de spectre obtenu en Juillet 2006
Région éclairée par le « clair de Terre »
Le spectre de la lumière cendrée contient la signature de la chlorophylle terrestre. Ce type d’observation est un premier pas vers la détection de végétation extra-terrestre.
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Dans le futur proche (DC 5) : A-STEPAntarctica Search for Transiting Extrasolar Planets
(PI Tristan Guillot)
Suivre la photométrie d’un grand champ d’étoiles pendant très longtemps pour détecter des transits
Télescope de 50 cm de diamètre
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Un futur plus lointain : KEOPSUn interféromètre imageur kilométrique
(F. Vakili)
Deployable array of 36 telescopes (diameter 1.5 m) surface totale ~60 m2 (equivalente au Keck) equivalent à un 30 m ELT in IR
3 concentric rings configuration of 250m, 600m and 1000m diameter with 6, 12 and 18 telescopes
Spectral coverage : Mid and thermal infrared (m) up to 3 mag gain over classical sites
Snap-shot direct imaging with coronographic capabilities (nulling) about 700² « pixels » in the FOV
Angular resolution:1mas @ mFOV ~1 arcsec
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Un clin d’œil aux hivernants 2007
Aujourd’hui : J-2 avant le 1er avion…
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Le « seeing »
Bon seeing : en dessous de 0.7 arcsec Mauvais seeing : au dessus de 2 arcsec
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Isoplanatic angle
0 : Angular distance on the sky over which wavefront distorsions are correlated
0 : Maximum tolerable distance between an object and a reference star for Adaptive optics correction.
High altitude layer
Low altitude layer
0 : More sensitive to high altitude turbulent layers: bad news for winter (high altitude wind speed)
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Estimating isoplanatic angle
Principle : scintillation measurement with a circular 10cm diameter pupil with 4 cm central obstruction
Ziad et al., 2000, Appl. Opt. 39, 30
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GSM : a multi-DIMM combination
“Temperate” GSM (La Silla 1997)
B1
B2
2 DIMMs = 6 simultaneous bases
Compute the covariance of the 4 sub-images at the focus of the 2 DIMMS
Model-fitting (Von-Karman) Continuous access to all parameters: 0, L0, 0
Antarctic GSM Dome C 2004
(Ziad et al., Appl. Opt. 2000)
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BalloonsIn-situ soundings to obtain the turbulent energy profile Cn
2(h)
RS80 radiosond
Balloon
rB=33 cm
rA= 95 cm
Thermometers Send : TA , TB
P, T, U wind speed & direction
Measurement of TA2 ,
TB2
Calculation of
CT2=< TA
2 > rA-2/3
CT2=< TB
2 > rB-2/3
2 estimates of Cn2
Then…
Principle
(Borgnino et al., 1979, A&A 79, 184)
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Estimating turbulence parametersfrom balloon Cn
2(h) profiles
Seeing
Isoplanatic angle
Coherence time
Cn2(h)
h1
Parameters can be computed from Cn2(h) and the wind profile v(h)
Changing h1 : compute parameters that would be observed at alt. h1
wind speed
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Summer seeing : statistics
N data 31597 Std deviation 0.39
Mean seeing (arcsec)
0.66 Seeing max 5.22
Median seeing 0.54 Seeing min 0.08
3
0.54
(based on 2 summer campaigns)
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Isoplanatic angle: statistics
Maidanak 2.47 Ziad et al. 2000
Oukaimeden 1.58 Ziad et al. 2000
South Pole 3.23 Marks et al. 1999
Paranal 1.91 Ziad et al. 2000
La Silla 1.25 Ziad et al. 2000
Pachon 2.71 Ziad et al. 2000
N data 6328
Mean (arcsec) 6.8
Median 6.8
Std dev 2.4
Max 17.1
Min 0.7
6.8
6.8
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Day & Night at Dome C
« Night »Sun rises and sets
Sun rises and sets
May 4 Aug 10Feb 16 Nov 1
1st sunset 1st sunriselast sunrise last sunset
First Sunset (feb 16)
Last sunrise(may 4)The day was only 1 hour long
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Getting rid of the SL turbulence ?Solution 1
Put the telescope aboveThe surface layer…
30m
Dunn solar telescopeSac PeakHeight 41m
… may introduce local turbulence
Solution 2
Ground Layer adaptive optics
From www.eso.org
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Auroras (II)
Dome C : needs long exposure South Pole (with full moon)
From the movie « lunar pass on ARO » © Glenn 2004