Groupe 5 Univers violent ondes gravitationnelles multi messager multi-messagers & Ressources Th. Stolarczyk CEA IRFU Après les exposés sur les différents messagers pour explorer l’Univers violents et détecter les ondes gravitationnelles Concentrons-nous sur l’intérêt d’avoir toutes ces voies d’étude en parallèle etl afaçon dont cela peut nous aider à comprendre l’origine du rayonnement cosmique Journées de prospective IN2P3 – Irfu • 2-5 avril 2012

B Accélération e- Radio Nançay Optique … e- X Gamma AMS CREAM SVOM XMM/Chandra Integral LOFT ATHENA X e e N B N N e N SVOM Fermi Hess/CTA LHAASO e e Photon N Gamma e Accélération Th. Stolarczyk - Groupe 5: Univers violent … 3 avril 2012

p° p B n n Accélération Noyaux AMS CREAM RC chargés Auger Gamma (LHAASO) Auger JEM-EUSO Accélération Noyaux RC chargés B e N e N p° Fermi Hess/CTA LHAASO e Gamma N N e e N p Radio Optique X N N e N e n e N.B. : neutrino (sauf GZK) et gamma -> même physique e N n Antares KM3NeT (Auger) e Photon Accélération Th. Stolarczyk - Groupe 5: Univers violent … 3 avril 2012

Les messagers g Électron < 100 pc Photon Absorbés à HE Neutre « facile » à détecter Protons / noyaux = Rayons cosmiques Déviés avant qq 1019 Absorbés au-delà Neutrinos Idéal, signe le R.C. s faible Ondes gravitationnelles Sous-classe d’objets Longueur d’interaction p g Astro p Chaque messager comporte des intérêts et des inconvénients Th. Stolarczyk - Groupe 5: Univers violent … 3 avril 2012

Ondes gravitationnelles Enjeu majeur de physique fondamentale Coalescence de binaires Effondrement stellaire  Sursauts g courts  Sursauts g longs Sous-classe d’événements violents (Egravit) Th. Stolarczyk - Groupe 5: Univers violent … 3 avril 2012

Observations R.C. chargés Complémentarité des observatoires Transition Galactique Extra-galactique Th. Stolarczyk - Groupe 5: Univers violent … 3 avril 2012

Les observations en R.C. chargés Auger, 69 evts E > 5·1019 eV Th. Stolarczyk - Groupe 5: Univers violent … 3 avril 2012

Auger RCUHE sol (2020) JEM-EUSO Th. Stolarczyk - Groupe 5: Univers violent … 3 avril 2012

Les observations en photons FERMI Hess et al. Th. Stolarczyk - Groupe 5: Univers violent … 3 avril 2012

Les observations en photons Th. Stolarczyk - Groupe 5: Univers violent … 3 avril 2012

Photons : multi longueur d’ondes Atom RXTE et Swift fermi X Fermi LAT Hess CTA LHAASO Fermi GBM R&D Compton R&D Harpo SVOM Eclair Nançay Hess e.g. : BL-Lac (AGN) PKS 2155-304 PEFIGURE LE MULTI-MESSAGER Simultaneous observations of PKS 2155-304 with HESS, FERMI, RXTE, and ATOM: Spectral energy distributions and variability in a low state, 2009ApJ...696L.150A ATOM : ATOM (AutomaticTelescope for OpticalMonitoring) is a 75cm telescope currently being upgraded to work in a fully robotic way, i.e. do its complete work without human attendance. ATOM is part of the H.E.S.S.-project and will serve as: an automatic optical monitor of variable gamma-ray sources an automatic optical monitor of potential H.E.S.S. targets a transmission monitor to help calibrate the Cherenkov shower image analysis The automatisation of the telescope was done as a collaboration between Landessternwarte Heidelberg-Königstuhl and Hamburger Sternwarte. Antares KM3NeT Th. Stolarczyk - Groupe 5: Univers violent … 3 avril 2012

L’interprétation des données V. N. Zirakashvili and F. A. Aharonian , The Astrophysical Journal, 708:965–980, January 2010 e+ e+ 0  The Astrophysical Journal, 708:965–980, 2010 January 10 Th. Stolarczyk - Groupe 5: Univers violent … 3 avril 2012

L’interprétation des données V. N. Zirakashvili and F. A. Aharonian , The Astrophysical Journal, 708:965–980, January 2010 0  e+ e+ Th. Stolarczyk - Groupe 5: Univers violent … 3 avril 2012

L’interprétation des données A. A. Abdo et al. 2011 ApJ 734 28 Th. Stolarczyk - Groupe 5: Univers violent … 3 avril 2012

Approche multi-messager (I) La référence : les photons Catalogues de sources Mesures de précision Les autres messagers RC / n  sources de RC sans ambiguïté OG.  Contraintes sur la dynamique, type de sources OG : Contreparties n / g  origine astrophysique Sources et phénomènes non identifiés en g ? Th. Stolarczyk - Groupe 5: Univers violent … 3 avril 2012

Approche multi-messager (II) Antares Recherches de corrélations Données en RC, n Sensibilité des interf. OG e.g : Accord LSC / Antares « Temps réel » Sursauts gamma (et sources transitoires) Réduction du bruit de fond Alertes GCN  Antares Antares  Tarot/ Rotse Nécessité de télescopes grand champ Virgo Th. Stolarczyk - Groupe 5: Univers violent … 3 avril 2012

http://isapp2012paris.sciencesconf.org/ publicité Th. Stolarczyk - Groupe 5: Univers violent … 3 avril 2012

QuelLES RESsOURCES pour demain ? Astronomie multi-messager QuelLES RESsOURCES pour demain ? Th. Stolarczyk - Groupe 5: Univers violent … 3 avril 2012

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En cours 3e génération ? Fin de mission ? Fin de mission ? CTA ? Successeur ? KM3NeT (phase 2) ? Th. Stolarczyk - Groupe 5: Univers violent … 3 avril 2012

ondes gravitationnelles Pression Ligo Découverte des OG ? 400 M€ (ESA) 800 M€ invest. Sélection ESA ? Succès? 1000 M€ 850 ESA 40 France Th. Stolarczyk - Groupe 5: Univers violent … 3 avril 2012

Découverte Icecube / Antares? neutrinos Financement ? 250 (-40) M€ Contributions régionale / nationale? Découverte Icecube / Antares? Données gamma ? Th. Stolarczyk - Groupe 5: Univers violent … 3 avril 2012

RC chargés Succès R&D ? Succès ? 100-150 M€ invest. IN2P3 : 10% Feu vert JAXA/NASA 100 M€ (JAXA) Th. Stolarczyk - Groupe 5: Univers violent … 3 avril 2012

Organisation : définition rayons X & gamma CNES 120 M€ Suspendu Coût ? (ESA) Coût ? (ESA) Sélection ? Organisation : définition Financements 150 M€ Sélection ? Th. Stolarczyk - Groupe 5: Univers violent … 3 avril 2012

ConclusioN Domaine X/Gamma à maturité CTA : engouement et nombreux objectifs sc. assurés (40 M€) Rayons X : Successeur impératif: ATHENA (ESA -L) GRB : Successeur Swift  SVOM ou alternative (CNES) Ondes gravitationnelles Futur (si découverte OG ?) Sélection NGO ? (ESA-L) Einstein Telescope (? M€) RCUHE JEM EUSO 2017 ? (JAXA) Après Auger (10-15 M€) >2020 ? Neutrinos Financement > 2015 (30 M€) Découvertes Antares/Icecube R&D (radio, polarisation gamma, détection Compton etc.) Conserver un volume de ressources suffisant pour l’avenir Modélisation / théorie Projets CNES, ESA, … : Financements et décisions essentiellement indépendants Th. Stolarczyk - Groupe 5: Univers violent … 3 avril 2012

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