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GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie Journées de l'IRAP - Muséum d'histoire.

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1 GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie Journées de l'IRAP - Muséum d'histoire naturelle Octobre 2010 A la recherche des premières explosions stellaires avec SVOM Olivier Godet de la part de léquipe SVOM

2 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 dobjets compacts

3 GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) Les sursauts gamma Les explosions les plus violentes de lUnivers ~280 millions de millions de fois la luminosité du Soleil en quelques secondes ~5 fois lénergie de masse du Soleil rayonnée de manière isotrope en quelques secondes pour le sursaut le plus brillant

4 GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) Les sursauts gamma De vrais phares éclairant lUnivers GRB B : un sursaut visible à loeil nu z = 0,973 i.e. trajet de ~7,5 milliards dannées pour la lumière Age de lUnivers ~ 6 milliards dannées après le Big-Bang Age de lUnivers (milliards dannées)

5 GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) Les sursauts gamma De vrais phares éclairant lUnivers GRB : lobjet le plus lointain de lUnivers! z = 8,2 i.e. un trajet de ~13 milliards dannées pour la lumière Age de lUnivers ~ 600 millions dannées après le Big-Bang Confirmation de lexistence des étoiles à cette époque!! Age de lUnivers (milliards dannées)

6 GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) 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 lUnivers Etude des premières galaxies (galaxies hôtes) Etude des avant-plans (absorption sur la ligne de visée)

7 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

8 GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) Le défi de SVOM Temps depuis la detection (s) Densité de 10 keV (Jy) 1 jour 1 h Décroissance du flux par ~10 4 Décroissance du flux par ~10 5

9 GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) Linstrumentation GRM (50 keV -5 MeV) VT ECLAIRs ( keV) (CEA, IRAP, APC) MXT ( keV) (IRAP, CEA, Univ. Leicester, LAM, CNES) Segment spatial Couverture IR- MeV Suivi de lémission des sursauts Raffinement de la position rapide pour mesurer la distance du sursaut & réaliser au mieux le programme scientifique de SVOM IRAP OHP Mexique Segment sol NIR/optique (IR pour z > 6) optique Position ECLAIRs < 10 arcmin T < 20 sec Position MXT < 1 arcmin T < 300 sec MXT ECLAIRs T < 10 min Position VT ~< 1 arcsec et/ou GFT (T ~ 20 s)

10 GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) La participation de lIRAP 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 linstrument GFT = télescope robotique de 1 m (IR/opt.) IRAP responsable pour la fourniture de la caméra IR proche (CAGIRE) PI de linstrument MXT = suivi de lémission 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 linstrument

11 GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) ECLAIRs DPIX Détection des sursauts à haut redshift = évènements mous Challenge = Seuil bas à 4 keV Prototype dXRDPIX Caméra à masque codé Champ de vue = 2 sr Dimension = 66 x 66 x 90 cm 3 Masse < 100 kg Puissance ~ 130 W keV

12 GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) 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

13 GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) 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

14 GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) 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 dannées)

15 GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) Le GFT Le prototype NIR caméra (CAGIRE) disponible en 2011 Simulateur GFT complet (de lalerte à la distribution des résultats) Cryostat pour CAGIRE en cours de réalisation

16 GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) Les équipes de lIRAP Association unique de lexpertise spatiale et sol Très haute qualité du travail des équipes engagées ECLAIRsGFT ~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)

17 GAHEC (Galaxies, Astrophysique des Hautes Energies, Cosmologie) Synthèse Sursauts gamma : hot topic Couvre plusieurs thématiques de lastrophysique moderne Collaboration (à construire) au sein et en dehors du groupe GAHEC afin dassurer 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 lIRAP à la mission SVOM (notamment GFT & MXT)


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