Au cours des deux dernières décennies, des
observations ont radicalement changé notre connaissance de l'Univers.
Les mesures de rayonnement de fond cosmologique, les supernovae à
grand redshift et l’étude des structures à grande échelle ont révélé
que 96% de la densité de l'Univers est constitué d’une énergie sombre
et la matière noire, et moins de 4% est sous forme de baryons.
Cependant, par l'exploitation des nouveaux relevés multi-longueur
d'onde, nous sommes en mesure de retracer cette composante baryonique
de l'Univers local vers l'époque de la première lumière et la
réionisation à z> 7, lorsque l'Univers était âgé de seulement
quelques centaines de millions d'années. Comprendre la nature de ces
éléments sombres - qui dominent l'expansion global et de la structure
à grande échelle - et les processus physiques qui affectent baryons et
façonnent la formation et l'évolution des étoiles et des galaxies,
sont toujours parmi les problèmes non résolus les plus fondamentaux de
la science. Cela conduit à des questions clés identifiées par ASTRONET
Vision: Comprenons-nous les extrêmes de l'Univers? Comment les étoiles
et les galaxies se forment et évoluent? Répondre à ces questions
importantes nécessite une reconstitution exacte de l'histoire de
l'ensemble des étoiles et des galaxies sur pratiquement tous les temps
cosmiques. Observations détaillées des propriétés chimiques et
dynamiques des étoiles dans notre propre galaxie peuvent fournir les
enregistrements fossiles de comprendre sa formation stellaire et leur
histoire. Regarder au-delà de notre galaxie, il est également
essentiel de suivre l'évolution des propriétés des galaxies (formation
d'étoiles, métallicité, masse-assembly, etc) sur un grand range des
redshift pour étudier les effet de l'âge et de l'environnement.
L'objectif de MOONS est de fournir à la communauté un instrument
unique, qui sera capable de faire un grand nombre d’études pionnier
dans les domaines Galactiques, extragalactique et cosmologiques. MOONS
sera un instrument polyvalent capable de s'attaquer à certaines
questions clés, comme par exemple: Comment les étoiles et les galaxies
se forment-elles et évoluent? Comprendre la formation des premières
étoiles et galaxies ? Voici une liste des principaux cas scientifiques
qui ont été le moteur de la conception de MOONS
Notre galaxie et le groupe local
L'étude des populations stellaires résolues de la
Voie lactée et d'autres galaxies du Groupe local peut nous fournir un
registre fossile de l'histoire de la formation chimico-dynamique et
des étoile sur plusieurs échelles de temps (de l’ordre du milliard
d’années). La mission ESA-GAIA
fournira un nouvel éclairage sur l'histoire de l'ensemble de la Voie
lactée, mais pour exploiter le potentiel du catalogue GAIA,
un suivi sol est fondamental. MOONS sera au VLT pendant la période
cruciale du suivi GAIA,
et permettra aussi d’effectuer d’autres relevés spectroscopiques tels
que STARRS, UKIDSS et VISTA
.
Formation des galaxies
Il sera l’instrument idéal pour dévoiler la nature
des galaxies entre z=1,5 et z=3. Nous pourrons étudier cette époque
cruciale autour du pic de la formation des étoiles, l'assemblage des
galaxies massives, l'effet de l'environnement, et la connexion avec
les noyaux actifs de galaxies.
Premieres galaxies
La détection des premières galaxies, quelques
centaines de millions d'années après le Big Bang (z entre 7 et 12) est
d'une importance cruciale dans l'histoire de l'Univers ; ces premières
galaxies détiennent la clé pour faire avancer notre compréhension de
la ré-ionisation cosmique.
Cosmologie
Au cours des deux dernières décennies, plusieurs
très grands relevés ont considérablement changé notre connaissance de
l'Univers. Les mesures du fond diffus cosmologique, des supernovae à
grand redshift et des grandes structures ont révélé que 96% de la
densité de l'Univers est constituée d'énergie sombre, actuellement
inexpliquée et de la matière noire, et moins de 4% sous forme de
baryons. Ces composantes sombres - qui dominent l'expansion et la
structure à grande échelle de l'Univers - sont parmi les problèmes non
résolus les plus fondamentaux de la science.
Synergies
Nous pouvons remarquer les synergies de MOONS avec
les satellites GAIA et EUCLID
et avec le futur telescope E-ELT.
Au cours des prochaines années, de grandes régions du ciel seront
couvertes avec une quantité sans précédent
d'installations/observatoires. Ces installations fourniront des
informations essentielles sur l'ensemble de la distribution spectral
d'énergie, de la radio jusqu'à les rayons X. Ceci est fondamental pour
comprendre les propriétés physiques des étoiles et des galaxies. Le
goulot d'étranglement actuel, cependant, réside dans notre capacité
(ou son absence) pour obtenir une bonne, spectroscopie multi objet
dans proche infrarouge à une résolution modéré pour garantir redshift
précis et contraindre les différents paramètres physiques. La
couverture spectrale et le multiplex de MOONS représenteront un gain
de 10 à 100 et, permettra la caractérisation physique pour un grand
nombre d'objets, en particulier à des décalages spectraux élevés.
MOONS permettra de faire le lien entre les propriétés photometriques
des objets avec leurs propriétés chimiques.
