Cas scientifique

Le projet CCAT sera le principal instrument de la prochaine décennie pour l’imagerie et les relevés grand champ dans tout le domaine submillimétrique, avec la perspective d’atteindre le Mégapixel pour ses détecteurs (et d’avoir des spectromètres multiobjets complémentaires). Sa sensibilité et sa vitesse d’imagerie unique en feront un complément incontournable d’ALMA pour une vaste gamme d’objectifs scientifiques dont les plus importants sont :

1) De déterminer l'histoire de la formation des galaxies depuis la fin des âges sombres, en "cassant" le fond diffus IR en sources individuelles, et en mesurant le gaz moléculaire, la poussière et les taux de formation d'étoiles pour des millions de galaxies "normales" (L<L*).

2) d'établir les principaux facteurs environnementaux qui gouvernent les taux et efficacité de la formation d'étoile dans notre Galaxie et les galaxies proches, en mesurant la structure et cinématique des grands nuages moléculaires (GMC) depuis les grandes échelles jusqu'aux cœurs denses individuels.

3) d'obtenir une vision complète du bilan d'énergie dans les amas de galaxies en combinant les mesures de pression thermique du gaz, mouvements internes, et température, avec les sondes multi longueurs d'onde, pour caractériser l'évolution des amas de galaxies via les fusions et l'accrétion.

 
D'autres objectifs scientifiques incluent par exemple la mesure du rapport D/H dans les comètes (grâce à la raie HDO à 509 GHz qui n'est pas accessible à ALMA), la détermination des tailles, albédos et propriétés thermiques des 200 TNOs observés à 200 microns, ou encore la caractérisation des avant-plans pour la cosmologie : Galaxie, galaxies IR, SZ

Une description détaillée du projet est disponible sur le site de CCAT : http://www.ccatobservatory.org/.
De part la multitude de ses objectifs scientifiques, CCAT est un projet "transprogrammes nationaux" (PNCG, PCMI, PNP, PNPS) et rassemble une large communauté astrophysique. Une grande fraction du temps d’observation (50%) sera dédiée à de grands relevés. CCAT se place dans la continuité d’Herschel et de Planck, et dans la complémentarité avec les instruments de l’IRAM (notamment NOEMA), le JWST, ALMA, e-ROSITA (surtout pour les amas de galaxies), le VLT et l’ELT.

FIG. 1 – Simulation d’observation d’un nuage moléculaire avec Herschel à 250 µm (gauche) et avec CCAT à 350 µm (droite). La distribution de densité a été calculée à partir de simulations numériques de turbulence MHD (Padoan & Nordlund 2011). La taille angulaire du nuage est de 22’. La bien meilleure résolution angulaire de CCAT permettra de résoudre les filaments, coeurs et proto-étoiles dans les nuages.