The development of HISPEC for Keck and MODHIS for TMT: science cases and predicted sensitivities

HISPEC is a new, high-resolution near-infrared spectrograph being designed for the W.M. Keck II telescope. By offering single-shot, R=100,000 between 0.98 - 2.5 um, HISPEC will enable spectroscopy of transiting and non-transiting exoplanets in close orbits, direct high-contrast detection and spectroscopy of spatially separated substellar companions, and exoplanet dynamical mass and orbit measurements using precision radial velocity monitoring calibrated with a suite of state-of-the-art absolute and relative wavelength references. MODHIS is the counterpart to HISPEC for the Thirty Meter Telescope and is being developed in parallel with similar scientific goals. In this proceeding, we provide a brief overview of the current design of both instruments, and the requirements for the two spectrographs as guided by the scientific goals for each. We then outline the current science case for HISPEC and MODHIS, with focuses on the science enabled for exoplanet discovery and characterization. We also provide updated sensitivity curves for both instruments, in terms of both signal-to-noise ratio and predicted radial velocity precision.Comment: 25 pages, 9 figures. To appear in the Proceedings of SPIE: Techniques and Instrumentation for Detection of Exoplanets XI, vol. 12680 (2023

Détection de microquasars et calibration en temps du télescope à neutrinos Antares

L'astronomie n'a cessé d'évoluer, recherchant toujours de nouveaux messagers. L'astronomie neutrino va permettre d'accéder à des informations nouvelles sur les objets astrophysiques les plus violents de notre Univers. Un des objectifs du télescope à neutrinos ANTARES est la recherche de sources ponctuelles. Certains objets astrophysiques proches (dans notre galaxie), pourraient être des sources de neutrinos. Les microquasars sont des objets galactiques encore assez mal connus bien que prometteurs. Ce sont des étoiles binaires X présentant des jets radio, à activité variable. Les liens entre leur disque d'accrétion et l'éjection des jets ne sont pas aisément modélisables, et les observations multi-Iongueurs d'ondes commencent à apporter des indices. La plupart des microquasars connus sont dans une partie du ciel visible par ANTARES. Dans ce travail, on montre que, selon certains modèles, les deux micro quasars SS433 et GX339-4, dont l'activité est permanente, pourraient être détectés comme sources ponctuelles de neutrinos par ANTARES. Les autres microquasars ont des périodes typiques d'activité trop courtes pour permettre d'accumuler suffisamment de signal. En revanche, des corrélations avec des observations photoniques apporteront certainement des informations précieuses à la compréhension de ces systèmes complexes considérés comme des micro-répliques locales des lointains qua¬sars. En particulier, la présence de neutrinos indiquera clairement la présence de protons accélérés dans les jets, ce qui est encore une question ouverte à l'heure actuelle. Comme toujours en astronomie, la résolution angulaire est une caractéristique fondamen¬tale d'un télescope à neutrino. Etant donné le principe de reconstruction de la direction des neutrinos (via la trace Tchérenkov des muons engendrés), la résolution angulaire est directement liée à la précision obtenue sur les temps d'arrivée des photons sur les photomultiplicateurs. C'est pourquoi plusieurs moyens redondants de calibration en temps sont prévus pour ANTARES. Un des systèmes a été développé et utilisé dans le cadre de ce travail. Il est utilisé à terre, en chambre noire, avant la mise à l'eau du détecteur. On illumine simultanémment tous les modules optiques d'un secteur à l'aide d'un laser et d'un système de fibres optiques. L'analyse des différences en temps permet de synchroniser tous les modules optiques, étape nécessaire pour la reconstruction d'une trace de muon. Ce système a été mis au point pour la construction de la ligne secteur prototype d'ANTARES, qui a été en opération au printemps 2003. L'utilisation du sytème a montré sa fonctionnalité. L'analyse des données de calibration prises en chambre noire ont montré sa stabilité à 0.2 ns, ce qui permet d'effectuer la calibration avec la précision voulue (mieux que 0.5 ns). Il sera re-utilisé et dupliqué pour le deuxième site d'intégration, pour réaliser la calibration en temps, à terre, de l'ensemble des 12 lignes définitives d'ANTARES dont la production commence en 2004.NI

Etude et construction d'un tomographe TEP/TDM pour petits animaux, combinant modules phoswich à scintillateurs et détecteur à pixels hybrides

L approche qui a été développée dans l équipe imXgam du CPPM est de combiner sur un unique support rotatif les modules de détection de la caméra pour petit animal ClearPET avec un détecteur de rayons X à comptage de photons dans le but d acquérir simultanément des images anatomiques (TDM) et fonctionnelles (TEP) du même champ de vue. L étude préliminaire du système hybride ClearPET/XPAD3 menée en simulation avec Gate a permis d implémenter une nouvelle géométrie de détection TEP à 21 détecteurs phoswich, de fixer les grandes lignes de l assemblage TEP/TDM, ainsi que d étudier et de solutionner les difficultés liées au régime de fonctionnement bimodal. Pour finir, l outil de simulation a également permis d imaginer comment un tel système pourrait judicieusement exploiter la corrélation spatiale et temporelle des informations anatomo-fonctionnelles.Du point de vue de l instrumentation, ce projet a vu la mise en œuvre du système hybride simultané ClearPET/XPAD3. Une fois les deux systèmes TEP et TDM opérationnels individuellement,il a été démontré, d une part que le ClearPET est parfaitement capable d opérer en régime de fonctionnement simultané moyennant un blindage approprié de ses modules de détection, et d autre part que la nouvelle génération de caméra à pixels hybrides XPAD3-S/Si s avère très prometteuse compte tenu de la bonne qualité des premières images reconstruites.Finalement, la preuve de concept d une acquisition TEP/TDM simultanée avec une source de positons scellée et un tube à rayons X a pu être concrètement démontrée.The pathway that has been followed by the imXgam team at CPPM was to combine on a single rotating device the detector modules of the small animal PET scanner ClearPET witha photon counting X-ray detector in order to perform simultaneous acquisition of images from the anatomy (X-ray CT) and from the metabolic function (PET) of the common field-of-view.A preliminary study of the hybrid imaging system ClearPET/XPAD3 carried out using Gateled us to form a new PET detection assembly based on 21 phoswich modules, to fix the design of the PET/CT device, as well as to study and solve the difficulties arising from simultaneous hybrid imaging. Last but not least, the simulation tool also allowed us for thinking how wellsuch a system could judiciously use the spatial and temporal correlations between anatomicand functional information.From an instrumentation point of view, we succeeded to set up the ClearPET/XPAD3 prototype.Once both imaging systems were operational individually, we demonstrated on one sidethat the ClearPET prototype was perfectly capable of performing correctly in simultaneousacquisition conditions, providing that the detector modules were appropriately shielded. Onthe other side, the new generation of the hybrid pixel camera using the XPAD3-S chip provedto be quite promising given the good quality of the first reconstructed images.Finally, the proof of concept of simultaneous PET/CT data acquisition was made using a sealed positron source and an X-ray tube.AIX-MARSEILLE2-Bib.electronique (130559901) / SudocSudocFranceF

Détection de microquasars et calibration en temps du télescope à neutrinos ANTARES

AIX-MARSEILLE2-BU Sci.Luminy (130552106) / SudocSTRASBOURG-Bib.Central Recherche (674822133) / SudocSudocFranceF

The MICADO first light imager for the ELT: positioning strategy of the SCAO subsystems with FaroArm

International audienceThis conference presentation was prepared for the Advances in Optical and Mechanical Technologies for Telescopes and Instrumentation V conference at SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation, 2022

Design and characterization of a single photoelectron calibration system for the NectarCAM camera of the medium-sized telescopes of the Cherenkov Telescope Array

International audienceIn this work, we describe the optical properties of the single photoelectron (SPE) calibration system designed for NectarCAM, a camera proposed for the Medium Sized Telescopes (MST) of the Cherenkov Telescope Array (CTA). One of the goals of the SPE system, as integral part of the NectarCAM camera, consists in measuring with high accuracy the gain of its photo-detection chain. The SPE system is based on a white painted screen where light pulses are injected through a fishtail light guide from a dedicated flasher. The screen – placed 15 mm away from the focal plane – is mounted on an XY motorization that allows movements over all the camera plane. This allows in-situ measurements of the SPE spectra via a complete scan of the 1855 photo-multiplier tubes (PMTs) of NectarCAM. This calibration process will enable the reduction of the systematic uncertainties on the energy reconstruction of γ -rays coming from distant astronomical sources and detected by CTA.We discuss the design of the screen used in the calibration system and we present its optical performances in terms of light homogeneity and timing of the signal

Integration and testing of the DESI multi-object spectrograph: performance tests and results for the first unit out of ten

International audienceThe Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) is under construction to measure the expansion history of the Universe using the Baryon Acoustic Oscillation technique. The spectra of 35 million galaxies and quasars over 14000 deg² will be measured during the life of the experiment. A new prime focus corrector for the KPNO Mayall telescope will deliver light to 5000 fiber optic positioners. The fibers in turn feed ten broad-band spectrographs. A consortium of Aix-Marseille University (AMU) and CNRS laboratories (LAM, OHP and CPPM) together with LPNHE (CNRS, Universities Pierre et Marie Curie and Paris-Diderot) and the WINLIGHT Systems company based in Pertuis (France), are in charge of integrating and validating the performance requirements of the full spectrographs. This includes the cryostats, shutters and other mechanisms. The first spectrograph of the series of ten has been fully tested and the performance requirements verified for the following items: focus, image quality, straylight, stability, detector properties and throughput. We present the experimental setup, the test procedures and the results

Keck Adaptive Optics Current and Future Roles as an ELT Pathfinder

International audienceKeck Adaptive Optics Current and Future Roles as an ELT Pathfinde

Keck Adaptive Optics Current and Future Roles as an ELT Pathfinder

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