simbol-x un observatoire d’astrophysique x dur à l’horizon 2013

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IAP – Atelier Pulsar P. Laurent 16 Janvier 2006 1 SIMBOL-X Simbol-X Un observatoire d’astrophysique X dur à l’horizon 2013 0.1–10 keV 15 keV-10 MeV 0.5 - 80 keV XMM INTEGRAL

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0.1–10 keV. 15 keV-10 MeV. 0.5 - 80 keV. XMM. INTEGRAL. Simbol-X Un observatoire d’astrophysique X dur à l’horizon 2013. Laboratoires proposants Collaboration internationale. France : CEA/Saclay, CESR/Toulouse, APC/Paris LAOG/Grenoble, Obs.Paris/Meudon - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Simbol-X Un observatoire d’astrophysique X dur à l’horizon 2013

IAP – Atelier Pulsar P. Laurent16 Janvier 2006 1

SIMBOL-X

Simbol-X

Un observatoire d’astrophysique X dur à l’horizon 2013

0.1–10 keV

15 keV-10 MeV

0.5 - 80 keV

XMM INTEGRAL

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IAP – Atelier Pulsar P. Laurent16 Janvier 2006 2

SIMBOL-X

Laboratoires proposants

Collaboration internationale

France : CEA/Saclay, CESR/Toulouse, APC/Paris LAOG/Grenoble, Obs.Paris/Meudon

Italie : (INAF :) O.A.Brera, O.A.Bologna, O.A.Roma,

IASF Milano, IASF Bologna, et ASIAllemagne : MPE Garching

• Collaboration entre agences spatiales CNES et ASI, proposition scientifique commune franco-italienne

• Statut d’observatoire, ouvert à la communauté

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SIMBOL-X

Le ciel en X-durs aujourd’hui

30 degrés

INTEGRAL > 15 keV

30 arcmin

XMM < 10 keV

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SIMBOL-X

Simbol-X : dépasser la phase exploratoire

avoir la sensibilité et la résolution angulaire d’XMM dans la gamme d’énergie

d’INTEGRAL/ISGRI Optique focalisanteOptique à masque codé

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SIMBOL-X

Comment ? En étendant aux X-durs la technique éprouvée en X, par allongement de la focale grâce au vol en formation

La seule façon de procéder : focaliser le rayonnement

Incidence rasante : Emax 1/ Focale

30 m

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SIMBOL-X

CONFIGURATION

conf 1

conf 2

compartimentavionique

compartimentpropulsion

I/F lanceurcollimateur

détecteur

compartimentavionique

compartimentpropulsion

baffle etI/F lanceur

baffle amontdu module miroir

2 configurations du satellite détecteur

configuration du satellite miroir

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IAP – Atelier Pulsar P. Laurent16 Janvier 2006 7

SIMBOL-X

Caractéristiques nécessaires

Emin < 1 keVEmax > 50 keV, objectif > 80 keV

E : 150 eV @ 6 keV (Fe K) 1 keV @ 60 keV (44Ti)

: < 30 arcsec, objectif 15 arcsec FOV : 6 arcmin, objectif 12 arcmin

t : 1 ms, objectif 50 microsecondes

XMM

INTEGRAL

SIMBOL-X

Sensibilité : 10-8 ph/cm2/s/keV pour E < 40 keV objectif 80 keV 10-14 erg/cm2/s [20-40 keV] (1 Crab)

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SIMBOL-X

Le plan focal détecteur

Détecteur basse énergie (450 m Silicium)

Détecteur haute énergie (2 mm Cd(Zn)Te)

Anticoïncidence active

Paramètres• Système spectro-imageur

• Taille des pixels ~ 500 m (suréchantillonage tache focale)

• Diamètre total : ~ 6 cm

• Operation à température ambiante

• Réponse rapide (anticoïncidence)

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SIMBOL-X

Détecteur basse énergie (MPE, développement XEUS)

Matrice de détecteurs Silicium à dérive, à amplificateur DEPFET intégré

• Type APS, à basse consommation• Opération à température ambiante • Facteur de remplissage 100 % • Taille des pixels ajustable (50 m à 1 mm)• Lecture rapide

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 70001

10

100-20 °C

Co

un

ts

Energy (eV)

~ 130 eV FWHM @ -20°C

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SIMBOL-X

Détecteur haute énergie : R&D CNES/CEA

• Caractérisation de cristaux Cd(Zn)Te à anode pixellisée

256 pixels CZT array, 6 mm thick (eV-Products)

256 pixels Schottky arrays, 0.5 mm thick (ACRORAD)

• Développement ASIC de lecture (IDeF-X Vx.x)

• Hybridation

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IAP – Atelier Pulsar P. Laurent16 Janvier 2006 11

SIMBOL-X

MECANIQUE ORBITALE

Observations

Descente TM & maintien de la

FormationEvolution de l’inclinaison

Le périgée augmente & l’apogée diminue(effet Lune & conservation du demi grand axe)

J2

J7J6

J3J4

J5J1

Opérations typique sur une orbite

Mise à poste

Orbite de transfert

Remontée du périgée

Correction période orbitale

Le périgée sera de ~70000 km après 2 ans

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SIMBOL-X

SIMBOL-XCALENDRIER SIMPLIFIE

Phase B

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

Phase A Phase C Phase D

Phase E

Phase A Phase B Phase C Phase D

Lancement

Phase A Phase B Phase C Phase D

Phase A Phase B Phase C

2015

Satellite Détecteur

Satellite Miroir

CU Détecteur

CU Miroir

Phase D

Durée de développement satellites Phase 6,5 ANS

Durée de la mission ~2,5 ans (2 ans de Science)

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SIMBOL-X

Étude des pulsars avec Simbol-X …

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IAP – Atelier Pulsar P. Laurent16 Janvier 2006 14

SIMBOL-X

Les pulsars : spectro-imagerie et spectroscopie de phase

• Le pulsar du Crabe (GRP)• PSR 1509-58• Vela• Geminga, …

• Pulsars GLAST

• « Anomalous X-ray Pulsars »

• Dans le Grand Nuage de Magellan (PSR B0540-69, PSR J0537-6910)

Inte

nsi

ISGRI20-100 keV

JEM-X 3-25 keV

INTEGRAL - 2005

Phase

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IAP – Atelier Pulsar P. Laurent16 Janvier 2006 15

SIMBOL-X

Performances de Simbol-X (en supposant une résolution de 50 µs)

Period(ms)

Pulse size(ms)

1-15 keV(cts/s)

15-80 keV(cts/s)

Estimated Observation

time (s)1-15 keV

Estimated Observation

time (s)15-80 keV

Crab pulsar 33 ~21 465 20 8 190

PSR 1509-58 150 ~90 6 1 2 700 16 000

PSR 0540-69(LMC)

50 ~42 1,14 0,08 6 600 100 000

Background 0,0006 0,005

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IAP – Atelier Pulsar P. Laurent16 Janvier 2006 16

SIMBOL-X

Les restes de supernova

G347.3-0.5 - HESS @ TeV

Avec Simbol-X : cartographie de l’émission synchrotron, détermination de l’énergie maximale des électrons, corrélation avec mesures au GeV et au TeV

SX