136 Des outils pour sonder l’Univers L’analyse des données en astrophysique Pour un astrophysicien, le signal traduit l’information émise par une source et qu’il doit interpréter. Grâce à l’informatique, le traitement du signal connaît depuis une dizaine d’années des développements spectaculaires qui permettent aux astrophysiciens de valider, affiner ou remettre en question la compréhension de l’Univers. Simulation de six jours de données du satellite GLAST (pour Gamma-ray Large Area Space Telescope), rebaptisé Fermi Gamma-Ray Space Telescope. Bande d'énergie comprise entre 0,1 et 1 GeV, filtrée par l'algorithme MR-filter à base d'ondelettes. P CLEFS CEA - N°58 - AUTOMNE 2009 ar suite de l'évolution des détecteurs qui touche toutes les longueurs d'onde, l'analyse des données occupe une place de plus en plus prépondérante en astronomie. Le flux de données Si, en 1980, les Charge Coupled Device (CCD ou dispositifs à transfert de charge) affichaient une taille de 320 x 512 pixels, les astronomes disposent aujourd’hui de véritables mosaïques de CCD équivalant à 16 000 x 16 000 pixels. Les méthodes ont progressé au point que l’engagement humain et financier pour traiter les données d'un instrument peut atteindre l’ordre de grandeur de la réalisation de l'instrument lui-même. Par exemple, la caméra ISOCAM équipant l'Observatoire spatial infrarouge (ISO) a nécessité l’élaboration de logiciels de commande, d'analyse en temps réel et en temps différé : soit 70 hommes.an alors que 200 hommes.an suffisaient pour la construction de la caméra. L’effort consenti pour le projet Planck s’avère encore plus important. De plus, la quantité de résultats – parfois plusieurs centaines de téraoctets – fait appel à des bases de données et au développement d'outils sophistiqués (figure 1). Les connaissances donnent lieu à de nouvelles questions dont la résolution s’appuie sur l’observation d’un objet ou d’une région du ciel. L'analyse de données intervient lors de la calibration de ces données, de l'extraction de l'information ou de la manipulation des bases de données. Des études statistiques permettent aussi d'enrichir la connaissance : c’est le cas pour les études sur le nombre de galaxies d'une luminosité donnée par unité de volume. On appelle « connaissance » l'ensemble des théories relatives à l'astronomie (formation d'étoiles, de galaxies, cosmologie...), les bases de données d’objets, d'images et les catalogues, autrement dit la liste des objets détectés avec un instrument dans une région du ciel. Cette connaissance, qu’il s’agisse des articles ou des bases de données, se trouve le plus souvent disponible sur l’Internet. Selon l'instrument, les données se présentent sous forme d’images, de spectres, de mesures photométriques. En général, les astronomes disposent d'un ensemble de données d'une région ou d'un objet d’étude – plusieurs images à différentes longueurs d’onde par exemple. Mettre en orbite des instruments (Hubble, Rosat, ISO, Soho...) présente l’avantage d’éviter les contraintes atmosphériques. Le processus nécessite plusieurs étapes. En premier lieu, vient la phase de calibration indispensable pour corriger les effets instrumentaux des données grâce à plusieurs opérations : • la correction du zéro (Dark) : en l'absence de lumière, les valeurs renvoyées par le détecteur ne sont jamais nulles à cause des effets électroniques et il faut donc soustraire le niveau « zéro » aux données ; CEA |