Philippe Laurent

SIMBOL-X
XMM
INTEGRAL
0.1–10 keV
15 keV-10 MeV
0.5 - 80 keV
Simbol-X
Un observatoire d’astrophysique X dur à l’horizon 2013
16 Janvier 2006
IAP – Atelier Pulsar
P. Laurent
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SIMBOL-X
Laboratoires proposants
Collaboration internationale
France :
Italie :
Allemagne :
CEA/Saclay, CESR/Toulouse, APC/Paris
LAOG/Grenoble, Obs.Paris/Meudon
(INAF :) O.A.Brera, O.A.Bologna, O.A.Roma,
IASF Milano, IASF Bologna, et ASI
MPE Garching
• Collaboration entre agences spatiales CNES et ASI, proposition
scientifique commune franco-italienne
• Statut d’observatoire, ouvert à la communauté
16 Janvier 2006
IAP – Atelier Pulsar
P. Laurent
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SIMBOL-X
Le ciel en X-durs aujourd’hui
INTEGRAL > 15 keV
30 degrés
16 Janvier 2006
IAP – Atelier Pulsar
XMM < 10 keV
30 arcmin
P. Laurent
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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 à masque codé
16 Janvier 2006
IAP – Atelier Pulsar
Optique focalisante
P. Laurent
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SIMBOL-X
La seule façon de procéder : focaliser le rayonnement
Comment ? En étendant aux X-durs la technique
éprouvée en X, par allongement de la focale grâce
au vol en formation
30 m
Incidence rasante : Emax  1/q  Focale
16 Janvier 2006
IAP – Atelier Pulsar
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SIMBOL-X
CONFIGURATION
2 configurations du satellite détecteur
baffle amont
du module miroir
conf 1
compartiment
avionique
I/F lanceur
compartiment
avionique
collimateur
détecteur
conf 2
baffle et
I/F lanceur
compartiment
propulsion
16 Janvier 2006
IAP – Atelier Pulsar
compartiment
propulsion
configuration du satellite miroir
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SIMBOL-X
Caractéristiques nécessaires
Emin < 1 keV
Emax > 50 keV, objectif > 80 keV
DE : 150 eV @ 6 keV (Fe Ka)
1 keV @ 60 keV (44Ti)
Dq : < 30 arcsec, objectif 15 arcsec
FOV : 6 arcmin, objectif 12 arcmin
INTEGRAL
XMM
Dt : 1 ms, objectif 50 microsecondes
Sensibilité :
16 Janvier 2006
SIMBOL-X
10-8 ph/cm2/s/keV pour E < 40 keV objectif 80 keV
10-14 erg/cm2/s [20-40 keV] (1 mCrab)
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SIMBOL-X
Le plan focal détecteur
Détecteur basse énergie (450 mm Silicium)
Détecteur haute énergie (2 mm Cd(Zn)Te)
Anticoïncidence active
Paramètres
• Système spectro-imageur
• Taille des pixels ~ 500 mm
(suréchantillonage tache focale)
• Diamètre total : ~ 6 cm
• Operation à température ambiante
• Réponse rapide (anticoïncidence)
16 Janvier 2006
IAP – Atelier Pulsar
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SIMBOL-X
Détecteur basse énergie (MPE, développement XEUS)
60
Values
50
-1.3
-9.2
-4.8
-365
4.08
8.52
1.29
1.74
2.18
2.63
3.07
3.52
3.96
4.40
4.85
5.29
5.74
6.18
6.63
7.07
7.52
Row #
40
30
20
10
Matrice de détecteurs Silicium à dérive,
à amplificateur DEPFET intégré
20
30
40
50
60
Column #
~ 130 eV FWHM @ -20°C
100
-20 °C
Counts
• Type APS, à basse consommation
• Opération à température ambiante
• Facteur de remplissage 100 %
• Taille des pixels ajustable (50 mm à 1 mm)
• Lecture rapide
10
10
1
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Energy (eV)
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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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SIMBOL-X
MECANIQUE ORBITALE
Correction
période
orbitale
Remontée du
périgée
Orbite de transfert
Mise à poste
Le périgée sera de
~70000 km après 2 ans
Evolution de
l’inclinaison
Descente TM &
maintien de la
Formation
J3
J2
J4
Observations
J1
J5
J6
J7
Le périgée augmente & l’apogée diminue
(effet Lune & conservation du demi grand axe)
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Opérations typique sur
une orbite
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SIMBOL-X
SIMBOL-X
CALENDRIER SIMPLIFIE
Durée de développement satellites Phase 6,5 ANS
Durée de la mission ~2,5 ans (2 ans de Science)
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
Phase E
Lancement
Satellite Détecteur
Phase A
Phase B
Phase C
Phase D
CU Détecteur
Phase A
Phase B
Phase C
Phase D
Satellite Miroir
Phase A
Phase B
Phase C
Phase D
CU Miroir
Phase A
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Phase B
Phase C
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Phase D
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SIMBOL-X
Étude des pulsars avec Simbol-X …
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SIMBOL-X
Les pulsars : spectro-imagerie et
spectroscopie de phase
Le pulsar du Crabe (GRP)
PSR 1509-58
Vela
Geminga, …
INTEGRAL - 2005
Intensité
•
•
•
•
ISGRI
20-100 keV
JEM-X
3-25 keV
• Pulsars g GLAST
Phase
• « Anomalous X-ray Pulsars »
• Dans le Grand Nuage de Magellan
(PSR B0540-69, PSR J0537-6910)
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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
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
0,0006
0,005
Background
16 Janvier 2006
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Estimated
Observation
time (s)
15-80 keV
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SIMBOL-X
Les restes de supernova
G347.3-0.5 - HESS @ TeV
SX
Avec Simbol-X : cartographie de l’émission synchrotron, détermination
de l’énergie maximale des électrons, corrélation avec mesures au GeV
et au TeV
16 Janvier 2006
IAP – Atelier Pulsar
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