gahec (galaxies, astrophysique des hautes energies, cosmologie) institut de recherche en...

GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie)

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2010

A la recherche des premières explosions stellaires avec

SVOM

Olivier Godet

de la part de l’équipe SVOM


Les sursauts gamma•De brèves et intenses bouffées de photons

gamma

•Association avec la mort de certaines étoiles massives

•Association avec la coalescence d’objets compacts


Les sursauts gamma

•Les explosions les plus violentes de l’Univers ✓ ~280 millions de millions de fois la luminosité du Soleil en

quelques secondes

✓ ~5 fois l’énergie de masse du Soleil rayonnée de manière isotrope en quelques secondes pour le sursaut le plus brillant


Les sursauts gamma

•De vrais phares éclairant l’Univers ✓ GRB 080319B : un sursaut visible à l’oeil nu

➡ z = 0,973 i.e. trajet de ~7,5 milliards d’années pour la lumière

➡ Age de l’Univers ~ 6 milliards d’années après le Big-Bang

Age de l’Univers (milliards d’années)


Les sursauts gamma

•De vrais phares éclairant l’Univers ✓ GRB 090423 : l’objet le plus lointain de l’Univers!

➡ z = 8,2 i.e. un trajet de ~13 milliards d’années pour la lumière

➡ Age de l’Univers ~ 600 millions d’années après le Big-Bang

➡ Confirmation de l’existence des étoiles à cette époque!!

Age de l’Univers (milliards d’années)


Objectifs de la mission SVOM

• Pourquoi certaines étoiles massives donnent-elles naissance à des sursauts gamma ?

• Est-ce que ce sont des accélérateurs cosmiques ?

• Outil cosmologique ?✓ Recherche des explosions des premières étoiles de l’Univers

✓ Etude des premières galaxies (galaxies hôtes)

✓ Etude des avant-plans (absorption sur la ligne de visée)


La mission SVOM•Née du concept de μ-mission ECLAIRs (Jean-Luc Attéia)

•Une collaboration entre la France et la Chine (MoU)

• Projet décidé au CNES

• Lancement prévu en 2015 – Mission de 3 ans (+2 ans)

•Phase A terminée – début de phase B en 2011


Le défi de SVOM

Temps depuis la detection (s)

Den

sit

é d

e fl

ux @

10

keV

(Jy

)

1 jou

r

1 h

Décroissance du flux par ~104

Décroissance du flux par ~105


L’instrumentationGRM (50 keV -5 MeV)

VT

ECLAIRs(4 - 250 keV)

(CEA, IRAP, APC)

MXT(0.3 - 6 keV)(IRAP, CEA,Univ. Leicester,LAM, CNES)

Segmentspatial Couverture IR- MeV

• Suivi de l’émission des sursauts

• Raffinement de la position rapide pour mesurer la distance du sursaut & réaliser au mieux le programme scientifique de SVOM

IRAPOHPMexique

Segmentsol

NIR/optique (IR pour z > 6)

optique

Position ECLAIRs < 10 arcmin

T < 20 secPosition MXT < 1 arcmin

T < 300 sec

MXT

ECLAIRs

T < 10 min

Position VT~< 1 arcsec

et/ou GFT (T ~ 20 s)


La participation de l’IRAP•ECLAIRs = coeur de la mission SVOM✓ IRAP responsable pour la fourniture du plan de détection et de

son électronique de lecture (DPIX) – Début de phase C en 2011

✓ co-PI de l’instrument

•GFT = télescope robotique de 1 m (IR/opt.)✓ IRAP responsable pour la fourniture de la caméra IR proche

(CAGIRE)

✓ PI de l’instrument

•MXT = suivi de l’émission X et raffinement de la position ✓ IRAP responsable de la fourniture du calculateur de bord en

charge des traitements scientifiques (localisation des contre-parties en X) – Phase A

✓ co-I de l’instrument


ECLAIRs

DPIX

•Détection des sursauts à haut redshift = évènements mous✓ Challenge = Seuil bas à 4 keV

Prototype d’XRDPIX

• Caméra à masque codé

• Champ de vue = 2 sr• Dimension = 66 x 66 x 90 cm3

• Masse < 100 kg• Puissance ~ 130 W• 4-250 keV


ECLAIRs

•Nécessité de sélectionner les détecteurs de vols (8000 détecteurs)✓ Mise en place de bancs de tests

3- banc courant(32 detectors)

4-banc spectroscopie(32 détecteurrs illuminés

par une source radioactive)

1- Chambre de stockage

2- Contrôle & montage

5- Chambre thermique


ECLAIRs•Mise en place de bancs de tests pour valider le

fonctionnement et les performances à chaque étape

Chambre vide thermique pour la calibration du DPIX


Le GFT

CAGIRE (IR proche)VISIBLE

•Observations précoces pendant / à la fin de la phase prompte

•IR proche = distance pour des sursauts au delà de z = 6 (à plus de 12,7 milliards d’années)


Le GFT•Le prototype NIR caméra (CAGIRE) disponible en

2011

Simulateur GFT complet(de l’alerte à la distribution des résultats)

Cryostat pour CAGIRE encours de réalisation


Les équipes de l’IRAP•Association unique de l’expertise spatiale et sol

• Très haute qualité du travail des équipes engagées

ECLAIRs GFT ✓ ~30 personnes impliquées

✓ 98 hommes.ans entre 2007 et 2014

➡ Chercheurs = 21 hommes.ans

➡ ITAs = 45 hommes.ans

➡ CCD = 32 hommes.ans

✓ 3 chercheurs

✓ 9 ITAs dont 3 du GIS (temps partiel)


Synthèse

•Sursauts gamma : hot topic✓ Couvre plusieurs thématiques de l’astrophysique moderne

✓ Collaboration (à construire) au sein et en dehors du groupe GAHEC afin d’assurer le meilleur retour scientifique de la mission SVOM

• SVOM est une opportunité unique pour retrouver un rôle de leadership sur le plan international ✓ SVOM fonctionnera en synergie avec plusieurs grands

observatoires. ➡ VLT (optique), JWST (IR), CTA (THE), Fermi (HE+THE), SKA (radio), LOFAR (radio), aLIGO-

aVIRGO (ondes gravitationnelles), IceCube (neutrinos), ANTARES (neutrinos), …

✓ Besoin du soutien de la direction de l’IRAP à la mission SVOM (notamment GFT & MXT)

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