Gammapy sélectionné comme logiciel d'analyse officiel pour CTA

Astroparticules et cosmologie

La solution logicielle open source Gammapy a été sélectionnée par l’observatoire CTA pour l’analyse des données collectées par son futur réseau de télescopes en cours de déploiement au Chili et dans les îles Canaries. Gammapy a bénéficié de la participation de quelques 70 scientifiques du monde entier. Les laboratoires APC en France et MPIK en Allemagne en ont été les principaux artisans.

CTA fonctionnera en tant qu’observatoire ouvert

L'analyse des données d'observation en astronomie gamma au sol nécessite des méthodes et des logiciels d'analyse spécialisés afin d'atteindre la plus grande sensibilité possible en présence du fort "bruit" de fond des rayons cosmiques chargés. Traditionnellement, tant les données que les logiciels d'analyse associés appartenaient aux collaborations exploitant les instruments et n'étaient souvent pas publiquement accessibles. Cependant, le futur réseau de télescopes Tcherenkov CTA (Cherenkov Telescope Array) fonctionnera en tant qu’observatoire ouvert, avec un accès public aux données d'observation pour les utilisateurs scientifiques, ainsi qu'un logiciel d'analyse librement accessible.

Réseau de télescope CTA
Gammapy analysera les données du futur réseau de télescopes Tcherenkov CTA en cours de déploiement aux îles Canaries et au Chili. (Vue d'artiste. Source : collaboration CTA).

Une bibliothèque open source dédiée à l’astronomie gamma

Au cours de la dernière décennie, le langage de programmation Python s'est imposé comme le nouveau standard dans l'analyse des données scientifiques, et tout un écosystème de bibliothèques (de logiciels) open source s'est développé autour de lui. Ces bibliothèques sont utilisées dans des domaines très divers, tels que la biologie, les géosciences, la chimie et l'astronomie, par des millions de chercheurs dans le monde pour leur travail quotidien. Avec ce mode de développement partagé et ouvert, non seulement les scientifiques gagnent du temps, bénéficient de logiciels plus performants et mieux testés, mais peuvent également échanger des idées sur les projets logiciels communs et travailler ensemble à travers de multiples disciplines.

Les laboratoires APC et MPIK très investis

Inspirés par ce mouvement, deux jeunes chercheurs du laboratoire MPIK (Max-Planck-Institut für Kernphysik) de Heidelberg en Allemagne ont créé en 2012 une librairie Python open source pour l'analyse des données d’astronomie gamma, en particulier auprès de l’expérience H.E.S.S. Dès 2015, Gammapy est développé comme prototype d'un futur logiciel d'analyse pour CTA, mais aussi dans une optique de partage avec d’autres groupes de recherche en astronomie gamma. Avec un logiciel d'analyse commun et en développement ouvert, la voie a été ouverte pour utiliser les données de plusieurs instruments afin d’obtenir des mesures combinées de bien meilleure précision. Avec une implication croissante des chercheurs du laboratoire APC, le projet s’est structuré en 2017 autour d’un comité de pilotage international. Il n'a cessé depuis de croître et au fil du temps a vu les contributions de plus de 70 chercheurs et étudiants d’une dizaine de pays, principalement autour du duo franco-allemand des laboratoires APC et MPIK.

Optimisé avec les expériences HESS, MAGIC et VERITAS

Ces dernières années, Gammapy a été utilisé avec succès pour l'analyse des données des télescopes gamma existants tels que H.E.S.S., MAGIC et VERITAS et il commence à être utilisé par les expériences gamma exploitant des détecteurs de particules au sol tels que HAWC. Le 1er juin, Gammapy a été officiellement sélectionné comme outil d’analyse de haut niveau (Science Tools) par l'observatoire CTA. Un consortium de laboratoires allemands (MPIK, ECAP, DESY), français (APC, LUTh, IRFU, LUPM, LPNHE, CENBG), espagnols (UCM, IAA-CSIC) et italiens (INAF) s’est officiellement engagé dans la proposition. En tant qu’outil principal d’analyse pour CTA, Gammapy sera utilisé par de nombreux autres chercheurs à l'avenir et contribuera à simplifier la combinaison des données de plusieurs instruments (analyse multi-longueurs d’ondes et multi-messagers) et à établir une nouvelle norme pour des analyses scientifiques ouvertes et reproductibles en astronomie gamma.

A propos de CTA :

L’observatoire Cherenkov Telescope Array (CTA) est un projet international mené par plus de 30 pays, et dédié à l’étude des phénomènes cosmiques de très haute énergie via la détection des rayons gamma depuis le sol. Avec des dizaines de télescopes prévus sur deux sites, l’un dans l'hémisphère nord sur l'île de La Palma, en Espagne, et l'autre dans l'hémisphère sud près de Paranal, au Chili, CTA sera l’observatoire gamma le plus important au monde dans les prochaines décennies, faisant suite à l’actuelle génération des télescopes en exploitation, tel le réseau H.E.S.S. en Namibie dont le CNRS (IN2P3/INSU) a été partie prenante dès sa phase de conception il y a plus de vingt ans. CTA étendra les observations dans la partie à plus haute énergie du spectre électromagnétique, avec des performances inégalées. Outre une meilleure compréhension de l’Univers extrême, CTA permettra d’utiliser les rayons gamma pour apporter des données précieuses quant à l’histoire de l’évolution de l’Univers, la recherche indirecte de la matière noire, ou encore la question de la formation des structures. CTA sera le premier observatoire au sol d'astronomie gamma ouvert aux communautés mondiales de chercheurs.

Contact

Régis Terrier
Chercheur au laboratoire APC
Bruno Khélifi
Chercheur au laboratoire APC
Vincent Poireau
DAS Astroparticules et cosmologie
Emmanuel Jullien
Responsable de la cellule communication de l'IN2P3