A la recherche des premières explosions stellaires avec
publicité
A la recherche des premières explosions stellaires avec SVOM Olivier Godet de la part de l’équipe SVOM Journées de l'IRAP - Muséum d'histoire naturelle - 18-19 Octobre 2010 Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) 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 GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) 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 GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) 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) GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) 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) GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) Objectifs de la mission SVOM • Pourquoi certaines étoiles massives naissance à des sursauts gamma ? donnent-elles • 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) GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) 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 GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) Décroissance du fluxDécroissance par ~104 du flux par ~105 Temps depuis la detection (s) 1 jour 1h Densité de flux @ 10 keV (Jy) Le défi de SVOM GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) L’instrumentation Position ECLAIRs < 10 arcmin GRM (50 keV -5 MeV) ECLAIRs (4 - 250 keV) (CEA, IRAP, APC) Segment spatial Segment sol VT T < 20 sec Position MXT < 1 arcmin Couverture IR- MeV MXT (0.3 - 6 keV) (IRAP, CEA, Univ. Leicester, LAM, CNES) • Suivi de l’émission des sursauts T < 300 sec • Raffinement de la position rapide Positionla VT et/ou GFT (T ~ 20du s) pour mesurer distance ~< 1 arcsec au mieux le sursaut & réaliser programme scientifique ECLAIRs de SVOM MXT optique IRAP OHP Mexique NIR/optique (IR pour z > 6) T < 10 min GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) 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 GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) ECLAIRs • Détection des sursauts à haut redshift = évènements mous ✓ Challenge = Seuil bas à 4 keV • Caméra à masque codé • Champ de vue = 2 sr Prototype d’XRDPIX DPIX • Dimension = 66 x 66 x 90 cm3 • Masse < 100 kg • Puissance ~ 130 W • 4-250 keV GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) ECLAIRs • Nécessité de sélectionner les détecteurs de vols (8000 détecteurs) ✓ Mise en place de bancs de tests 5- Chambre thermique 1- Chambre de stockage 2- Contrôle & montage 3- banc courant (32 detectors) 4-banc spectroscopie (32 détecteurrs illuminés par une source radioactive) GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) • Mise ECLAIRs en place de bancs de tests pour valider fonctionnement et les performances à chaque étape Chambre vide thermique pour la calibration du DPIX le GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) Le GFT • 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) VISIBLE CAGIRE (IR proche) GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) Le GFT • Le prototype NIR caméra (CAGIRE) disponible en 2011 Simulateur GFT complet (de l’alerte à la distribution des résultats) Cryostat pour CAGIRE en cours de réalisation GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) 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) GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) 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)
