Relevé microlentilles combinant les satellites Roman et Euclid – SPACE-MLENS

La démographie des planètes froides par microlentille et l'étude de la nature de l'énergie noire partagent le même besoin d’un imageur grand champ dans l’espace. Depuis 2007, suite à notre proposition, les microlentilles ont été listées comme science additionnelle de la mission Euclid. L'étude décennale américaine de 2010 a marié cosmologie et exoplanètes dans le concept de la mission spatiale WFIRST et a commenté que c’est "le seul projet qui peut réaliser un recensement statistique de l'occurrence planétaire en fonction de la séparation orbitale et de la masse, des planètes terrestres aux géantes gazeuses, au-delà de 1 UA dans les prochaines décennies". Rebaptisé Roman, ce télescope spatial de 2,4 mètres, équipé d'un imageur IR à grand champ, sera lancé début 2027. Le relevé de référence actuel, appelé RGES (Roman Galactic Exoplanet Survey), est une observation de ~6x72 jours du bulbe galactique avec des données accessibles au public sans période propriétaire.

Les chercheurs de la thématique microlentille ont une longue tradition de fonctionnement coordonné, favorisant l'émulation par la coopération-compétition interne, plutôt que par des équipes concurrentes séparées. C'est pourquoi deux d'entre nous ont uni leurs forces à celles de 42 scientifiques dans le cadre de la proposition de l'équipe d'infrastructure du projet (RGES-PIT) à la NASA. Entre-temps, sous notre impulsion, l'ESA, la NASA et le board d'Euclid ont accepté d'effectuer des observations précurseurs (en octobre 2024) sur 4.5 degrés carrés des champs Roman afin de mieux définir les champs qui seront choisis au final et de fournir des références pour le mouvement propre des sources et des lentilles, qui deviendront des contraintes de masse pour Roman dès la 1ere année.

L'objectif de SPACE-MLENS est de contribuer au RGES-PIT, d'être en première ligne pour l'analyse des données Euclid (pour affiner le choix du champ observée et la mesure de masse des planètes), le développement de workpackages clés, et d'avoir un rôle important dans la première campagne (fin 2027-début 2028) qui fournira plus de 200 planètes jusqu'à la masse de Mars, et probablement plus de 100 planètes sub-Neptune non-liées.

Les objectifs immédiats sont les suivants :

1/ Analyser les données VIS Y J H de l'étude Euclid de 4,5 deg^2 des champs de microlentilles romaines. Fournir des catalogues détaillés de photométrie, astrométrie, cartes de rougissement. Cela aidera à définir les champs de 2 deg^2 adoptés pour le RGES.

2/ Fournir des estimations du mouvement propre relatif de la source-lentille et du rapport de flux pour les anciens événements de microlentille de ce champ et dériver une fonction de masse pour la population de lentilles.

3/ Détermination de la structure de la ligne de visée de Roman en utilisant Euclid et des relevés grand champs IR, des événements planétaires alertés par PRIME et suivis dans l'IR, GAIA et des modèles galactiques pour aider à définir les priorités pour la modélisation des courbes de lumière de microlentille dans les champs de Roman.

4/ Suivi des événements planétaires provenant de PRIME dans le champ Roman, testant la modélisation des courbes de lumière avec ces nouvelles contraintes sur la ligne de visée, l'extinction, les distances, la population de lentilles.

5/ Développement et livraison d'un code open source pour des mesures optimales du mouvement relatif source-lentille avec Euclid et Roman. Livraison d'un code de microlentille planétaire pour modéliser les systèmes planétaires en prenant en compte les contraintes des mouvements relatifs des lentilles-sources et des rapports de flux en utilisant le GPU.

6/ Analyse de la première saison d'observation de RGES pour avoir une première estimation de la démographie des planètes.

7/ Obtention d'un accord pour des observations spatiales simultanées L2-L2 Euclid/ESA-Roman/NASA pour mesurer la masse d'une fraction significative de planètes telluriques flottant librement grâce aux effets de parallaxe.