Prospective en Astronomie-astrophysique 2003

Jeudi, 1 janvier 2004


Quelques uns des nombreux concepts actuellement à l'étude pour les moyens d'observation du futur, qui témoignent de l'ambition et de la complexité des projets. © CNRS / INSU

Quelle astrophysique voulons-nous faire dans les cinq à dix ans à venir ? Avec quels instruments, quels outils, quels personnels ?

Telles étaient les grandes questions auxquelles devaient répondre les 180 participants du colloque de l'astronomie française réunis à la Colle sur Loup du 17 au 20 mars 2003.

Sommaire des chapitres téléchargeables au format PDF

Annexes

Pages de couverture, sommaires, ...

Introduction

Maquette du projet ALMA. © ESO Leur première constatation a été celle d'une moisson de résultats passionnants depuis le précédent colloque en 1998 : planètes extrasolaires et accélération de l'expansion de l'Univers, pour ne citer que deux résultats marquants. Ce début de 21ème siècle est également une période faste pour l'astronomie européenne, à mi-chemin entre les débuts du VLT et la première lumière d'ALMA, entre ISO, SOHO, Cassini-Huygens et les grands projets spatiaux futurs (Herschel, Planck, Rosetta). Cette situation favorable contrastait fortement avec les incertitudes qui pesaient sur le budget de la science spatiale et de la recherche en France. 

Après un rappel des fortes priorités énoncées lors des exercices de prospective précédents (ALMA, COROT, PHARAO, exploration de Mars), l'accent a donc été mis lors du colloque sur la valorisation des investissements sur les très grands équipements de l'astrophysique et des astroparticules, ainsi que sur les projets en collaboration internationale, pour répondre aux grandes questions scientifiques de l'astrophysique.

Citons à titre d'exemple les défis suivants : Quelles sont l'identité et la densité de l'énergie sombre ? de la matière sombre ? Comment se sont formées les grandes structures et en particulier les galaxies et les amas de galaxies ? Quelles sont l'origine et la physique des phénomènes les plus énergétiques de l'Univers ? Pourquoi les exoplanètes géantes sont-elles différentes des planètes géantes du système solaire ? Pouvons-nous découvrir des « exoterres » dans ces systèmes ? Sont-elles susceptibles d'abriter la vie et comment la détecter ?

Les recommandations de la communauté réunie à La Colle sur Loup ont porté sur l'évolution des moyens nationaux et internationaux, sur les services et l'analyse des données, sur les perspectives à cinq ans et à plus long terme, sur l'évolution des moyens humains, sur l'organisation de la discipline, sur le rôle de l'astronomie dans la société et sur son ouverture à l'Europe.

En introduction au colloque, une analyse de la place de la France dans l'astronomie mondiale, basée sur divers indicateurs dont la publimétrie, a montré que les astronomes français tiennent très honorablement leur rang en Europe et dans le monde.

Moyens nationaux et internationaux de l'astronomie française

Les participants ont examiné l'ensemble des moyens d'observation auxquels les astronomes français ont accès, en commençant par les moyens strictement nationaux. De façon générale, il ne s'est pas dégagé de projets porteurs pour ces moyens nationaux au-delà d'un horizon de 5 ans, et il n'est pas apparu de consensus autour d'un nouveau projet national.

TBL

La communauté ne recommande pas le développement d'une instrumentation nouvelle après NARVAL, au delà de 2008.

OHP

Il est proposé de maintenir jusqu'en 2008 le statut national pour le télescope de 193 cm équipé de SOPHIE, justifié par l'intérêt du programme de recherche d'exoplanètes et de spectroscopie stellaire, mais d'arrêter le statut national du télescope de 152 cm à la fin 2004. Une remise à niveau de l'infrastructure de l'OHP est urgente, mais son coût élevé rend nécessaire un plan de réduction des surfaces et la recherche de nouveaux partenaires.

Radiotélescope décimétrique de Nançay

Les programmes-clés actuels garantissent un bon retour scientifique jusqu'à l'horizon 2008. Au-delà, l'avenir du site est à discuter dans le contexte des projets LOFAR, FASR et à plus long terme SKA.

THEMIS

La communauté a demandé que soit trouvée rapidement une solution aux problèmes techniques, après l'avis d'un comité de visiteurs extérieurs et la mise en place d'un nouveau directeur. 

EISCAT

La recommandation est de maintenir une participation française, mais à un niveau fortement réduit à partir de 2007.

SuperDarn

Le maintien du potentiel scientifique nécessite un recrutement rapide.

CFHT

Dans les 5 ans à venir, l'exploitation de MEGACAM, ESPADONS et WIRCAM assure sa compétitivité. Pour l'après 2008, l'accès de la communauté française à un télescope de la classe 30 m est jugé prioritaire par rapport à de nouveaux équipements sur le CFHT.

IRAM

Les 6 antennes de 15 m de diamètre de l'interféromètre de l'IRAM sur le Plateau de Bure. © IRAM. CNRS. Le nouvel accès au Plateau de Bure doit être construit dans les meilleurs délais. Les améliorations instrumentales récentes et programmées garantissent la compétitivité de l'IRAM jusqu'à la mise en service finale d'ALMA. L'IRAM doit participer de manière très active au projet ALMA et notamment viser à se positionner comme centre de support européen pour ALMA.

HESS

Lors du colloque, cet instrument est apparu comme le plus prometteur des projets sol pour l'astronomie des hautes énergies, et la participation des chercheurs astrophysiciens à ce projet est fortement soutenue. Pour ce qui est d'Auger, la communauté d'astronomie impliquée reste réduite.

ANTARES

La détection d'événements astrophysiques requiert le passage à une surface collectrice plus importante.

VIRGO

La communauté a encouragé une implication plus forte des astrophysiciens dans VIRGO. 

EDELWEISS

Ce projet est très bien placé dans la compétition internationale. Le rapport science / coût est excellent.

Les services et l'analyse de données

Réseau national Temps - Fréquences

Les équipes françaises occupent une position de pointe au niveau international qui nécessitera des recrutements de chercheurs pour être maintenue. 

Surveillance des fréquences radio

La préservation d'une partie du domaine radio pour les observations d'astronomie est une activité essentielle pour la radioastronomie. Cette activité doit être considérée comme une tâche de service, mais seul un chercheur confirmé pourra avoir le poids nécessaire dans les arbitrages nationaux et internationaux.

Centre d'Analyse des Images

La communauté considère que les activités du CAI ne relèvent plus du statut de moyen national.

CDS

Ce centre a une très forte visibilité au niveau international et doit jouer un rôle majeur dans le développement des Observatoires Virtuels français et européen. Le potentiel humain devra en conséquence être renforcé.

Perspectives à 5 ans et à long terme

Perspectives à 5 ans

Ces perspectives à 5 ans s'articulent prioritairement autour des moyens d'observation en collaboration internationale, avec trois axes majeurs :

  • à très court terme, les priorités du colloque d'Arcachon : ALMA, programmes spatiaux (COROT, PHARAO, exploration de Mars)
  • à moyen terme, maximiser l'exploitation scientifique des grands équipements, tant au sol (VLT, IRAM, CFHT) que dans l'espace (Newton, INTEGRAL, HST, FUSE, SOHO, Ulysses, Cluster et Cassini-Huygens, pour ne citer que les missions en phase de production de données)
  • conserver des positions technologiques de pointe pour préparer le long terme, et donc, investir dans la R&D

Satellite COROT. © CNES En cohérence avec l'impératif d'exploitation scientifique des grands investissements, une forte priorité a été mise sur l'instrumentation de 2ème génération du VLT, et la communauté a recommandé de contribuer à au moins deux instruments, Planet Finder d'une part, et MUSE ou KMOS d'autre part, ainsi que de poursuivre la R&D sur FALCON.

Interférométrie optique-infrarouge

La communauté française a un rôle majeur à jouer dans l'exploitation du VLTI et dans le développement de son instrumentation de deuxième génération. Pour le projet OHANA de liaison par fibres des télescopes du Mauna Kea, le passage à une phase opérationnelle suppose un positionnement dans un cadre international. Il sera cependant difficile de mener de front une phase opérationnelle d'OHANA et une grande opération sur le VLTI.

Radioastronomie basse fréquence

Une coordination des activités est indispensable dans ce domaine. La communauté recommande une participation modeste aux projets FASR et LOFAR, dans la perspective d'une participation ultérieure possible au grand projet SKA.

Observatoire Virtuel

Le rôle de plus en plus important pris par les observatoires et les missions spatiales, ainsi que l'augmentation rapide des volumes de données, imposent une action structurée en faveur du traitement massif des données, de leur exploitation au sein de l'Observatoire Virtuel, et de la mise à disposition de la communauté. 

Simulation numérique

Image de simulation d'une collision entre astéroïdes. © OCA. CNRS. La modélisation, et en particulier l'expérimentation numérique, ont également un rôle indispensable dans cet effort de valorisation scientifique.

Perspectives à long terme

Dans la classe des télescopes de 30 m, il existe plusieurs projets pour une première lumière vers 2012-2013. Les participants au colloque ont noté la synergie avec ALMA et la convergence de calendrier avec le JWST, télescope spatial de nouvelle génération. Ils recommandent une contribution même minoritaire permettant l'accès de la communauté française à ce type d'instruments, de préférence dans un cadre européen.

Dans le domaine des basses fréquences radio, les investissements qui ont été recommandés se placent dans la perspective d'une possible participation au projet futur SKA.

Recommandations sur les personnels et l'organisation

Recommandations sur les personnels

Les cinq ans à venir verront de nombreux départs à la retraite parmi les personnels de l'astronomie française. Dans un contexte de forte compétition internationale, nous ne pourrons exploiter au mieux les instruments existants et répondre aux grandes questions qui se posent à nous sans une stabilité des effectifs de chercheurs et enseignants-chercheurs. Cette stabilité doit aller de pair avec une certaine modification des équilibres thématiques qui est déjà apparente dans les pyramides des âges. 

Du côté des personnels ITA, un remplacement de 75 % paraît le minimum pour préparer l'avenir, participer aux futurs grands projets au sol et dans l'espace, et prendre en compte les nouveaux besoins liés au traitement de masses de données, aux observatoires virtuels et à la simulation numérique lourde. 

Pour gérer cette période de mutations, il est indispensable de disposer d'un plan pluriannuel de recrutement des personnels chercheurs et ITA.

Recommandations sur l'organisation

Le rôle positif des Programmes Nationaux, Groupements de Recherche et Actions Spécifiques pour l'organisation de l'astronomie en France a été souligné. La communauté a recommandé la création d'une action spécifique « Observatoire Virtuel France » et de renforcer la structuration autour de la simulation numérique, avec une organisation en projets, similaire aux projets instrumentaux.

Rôle de l'astronomie dans la société / Vers une vision stratégique européenne pour l'astronomie

Rôle de l'astronomie dans la société

Le colloque de prospective a été l'occasion d'un bilan détaillé sinon exhaustif des multiples activités de diffusion de la culture scientifique et technique menées par les laboratoires et observatoires. Les astronomes français sont largement impliqués dans ces activités à des niveaux variés ; une coordination et une meilleure visibilité de l'ensemble de ces actions est souhaitable.

Vers une vision stratégique européenne pour l'astronomie

La montée en puissance de la dimension européenne constitue l'une des évolutions les plus marquées depuis le colloque d'Arcachon. La communauté française a pris conscience de l'importance des enjeux, mais reste handicapée dans la compétition pour le pilotage des réseaux européens par le sous-dimensionnement des moyens de gestion dans les laboratoires, ainsi qu'un certain déficit de présence à Bruxelles. 

La légitimité des choix sur les grands projets doit pouvoir s'appuyer sur une véritable prospective scientifique européenne. Celle-ci doit se bâtir à partir des prospectives nationales, des réseaux européens et des sociétés savantes. Cette prospective devrait aboutir sur une perspective à 10 ou 20 ans définissant les grandes priorités en astronomie et les projets correspondants, tant au sol que dans l'espace ; elle devrait ensuite être relayée par les agences de moyens comme l'ESA et Eso. 

La construction de l'Europe de l'astronomie pour et par la communauté scientifique est un chantier essentiel pour l'avenir de notre discipline. Il faut que la communauté s'y investisse, afin que l'évolution vers l'intégration européenne soit assumée et non subie, alors qu'elle s'inscrit déjà dans les faits pour les grands enjeux scientifiques et pour les projets majeurs de la discipline.

Quelques uns des nombreux concepts actuellement à l'étude pour les moyens d'observation du futur, qui témoignent de l'ambition et de la complexité des projets. © CNRS / INSU