SVOM, mission

La chasse aux sursauts gamma avec la mission SVOM

En raison de leurs propriétés remarquables, les sursauts gamma sont devenus les couteaux suisses des astronomes. Ils sont tout d’abord le siège des phénomènes les plus violents depuis la formation de l’Univers et permettent ainsi d’étudier les mécanismes se déroulant dans les conditions extrêmes, au plus près des trous noirs. Mais, grâce à leur remarquable luminosité, ce sont également de formidables sondes pour étudier l’enfance de l’Univers, rechercher et étudier les toutes premières étoiles et premières galaxies, ou encore la matière qui se trouve entre les sursauts et nous.

Fort de ce constat, les agences spatiales française (CNES) et chinoise (CNSA) ont décidé, en 2014, de développer conjointement la mission SVOM. Les objectifs sont les suivants : fournir rapidement une position précise des sursauts gamma, mesurer le spectre dans un large intervalle de fréquence et les propriétés temporelles de leur émission prompte, identifier rapidement dans le visible ou le proche infrarouge leur émission rémanente, y compris celle des sursauts les plus lointains.

Le satellite SVOM embarque ainsi une charge utile scientifique comprenant quatre instruments :

– une caméra à grand champ à ouverture codée, ECLAIRs, pour localiser les sursauts gamma avec une précision de l’ordre de 26 minutes d’arc (soit sensiblement la taille angulaire de la Lune dans le ciel) dans la bande des rayons X et des rayons gamma de basse énergie ;

– un capteur gamma à grand champ, GRM (Gamma Ray Monitor), pour mesurer le spectre dans le domaine des rayons gamma ;

– deux télescopes possédant un champ de vue plus étroit pour étudier l’émission rémanente, dans les domaines des rayons X avec le MXT (Microchannel X-ray Telescope), et du visible avec le VT (Visible Telescope).

ECLAIRs et le MXT ont été développés sous la responsabilité de la France ; le GRM et le VT sous celle de la Chine.

Pour compléter les observations faites depuis l’espace, SVOM dispose également d’une panoplie d’instruments d’observation au sol. Il y a tout d’abord le GWAC (Ground-based Wide Angle Camera), composé de 40 téléobjectifs permettant d’observer dans le domaine visible l’émission prompte d’une partie des sursauts gamma détectés par ECLAIRs. À cela viennent s’ajouter deux télescopes bien plus performants, les GFT (Ground Follow-up Telescopes), dont l’un est localisé en Chine. L’autre, officiellement baptisé Colibri, fruit d’une collaboration entre la France et le Mexique, a été spécialement développé pour l’occasion et installé à l’Observatoire astronomique national du Mexique, en Basse-Californie. Il offre des performances remarquables en termes de sensibilité (1,3 m de diamètre), de rapidité (possibilité d’aller observer n’importe où dans le ciel en moins de 20 s) et de couverture spectrale (observation simultanée du visible à l’infrarouge).

Pour assurer une liaison permanente entre les moyens d’observation dans l’espace et au sol, un réseau VHF (Very High Frequency) a été spécialement développé. Il est capable de transmettre aux télescopes au sol, en moins d’une minute, les informations obtenues par le satellite.

Ainsi, quand un sursaut gamma est détecté par ECLAIRs, le satellite se réoriente automatiquement en environ cinq minutes pour viser précisément la zone de l’événement localisé et permettre ainsi aux instruments MXT et VT d’observer à leur tour ce sursaut. L'information liée au positionnement du sursaut gamma sur la voûte céleste est également transmise aux moyens d’observation au sol, Colibri en particulier, en moins d'une minute. Ces derniers peuvent alors lancer des investigations complémentaires et, le cas échéant, alerter les plus grands télescopes terrestres, tels que le CFHT (Canada-France-Hawaii Telescope) à Hawaii et le VLT (Very Large Telescope) au Chili, afin[...]