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Astronomie

Les chercheurs provençaux en première ligne pour étudier les cataclysmes de l’Univers

Publié par OSU Institut Pythéas - Membre du Réseau Culture Science Sud, le 31 mai 2024   160

Après plus de dix ans de développement, SVOM, la mission franco-chinoise va être lancée le 22 juin depuis la base de lancement de Xichang en Chine. Cette étape ouvrira une nouvelle page sur l’étude des phénomènes cataclysmiques de l’Univers.

La mission SVOM - Space-based multi-band astronomical Variable Objects Monitor - est une mission franco-chinoise consacrée à l’étude des plus lointaines explosions d’étoiles, les sursauts gamma. « Ces sources sont des bouffées de rayonnement gamma très brèves et intenses produites par des phénomènes parmi les plus extrêmes de l’Univers. Elles sont associées à la mort des étoiles les plus massives ou à la fusion d'objets stellaires compacts (étoile à neutrons ou trou noir). L'énergie rayonnée en quelques secondes par un sursaut gamma est équivalent à l’énergie produite par le Soleil durant sa durée de vie » explique Damien Dornic, chercheur au Centre de Physique des Particules de Marseille , sur les projets SVOM et COLIBRI. En raison de ces luminosités extrêmes, les sursauts gamma peuvent être utilisés pour sonder les régions de l'Univers les plus hostiles et les plus éloignées du point de vue de l'observation.

Après plus de dix ans d’intense développement, la mission doit être lancée le 22 juin 2024 par la fusée chinoise Longue Marche 2C depuis la base de lancement de Xichang en Chine. SVOM comprend un satellite en orbite basse, placé à une altitude de 650 km. A cette altitude, le satellite effectue le tour de la Terre en un peu plus de 95 minutes, soit 15 révolutions par jour. Des membres de la collaboration se déplaceront en Chine pour suivre le lancement et préparer la phase de commissioning de 3 mois et les premières opérations.

Cette mission est le fruit d’une collaboration fructueuse des deux agences spatiales, chinoise (CNSA ) et française (CNES ) avec des contributions d’une dizaine de laboratoires en France, dont le Laboratoire d’Astrophysique de Marseille , l’Observatoire de Haute Provence et le CPPM. Cette mission comporte un ensemble d’instruments au sol et dans l’espace qui observent en synergie pour détecter, localiser et caractériser dans de multiples longueurs d’ondes, du gamma jusqu’au visible, en passant par les rayons X, ces explosions cosmiques.

L’instrument ECLAIRs permet de détecter et localiser les sursauts gamma dans le ciel, les GRM , complétant la mesure de la réponse spectrale à haute énergie. Une fois un sursaut détecté, le satellite va aligner, en direction de ce sursaut, les deux instruments à petit champ de vue, MXT et VT , dans la gamme des rayons X et en visible, ayant une meilleure sensibilité. En parallèle, les observations depuis l’espace seront complétées par celles de plusieurs télescopes robotiques au sol : GWAC et C-GFT en Chine, et COLIBRI au Mexique.

Le LAM, l’OHP et le CPPM sont fortement impliqués dans le développement du segment sol de la mission (base de données de la mission, outils de shift, lien avec les télescopes au sol…). Ces laboratoires jouent aussi un rôle clef dans la construction de l’observatoire astronomique COLIBRI, en collaboration avec des scientifiques de l’Université Nationale Autonome du Mexique (UNAM).

COLIBRI accueille un télescope robotique d’une grande rapidité. « Il est capable de pointer vers n’importe quelle direction dans le ciel en une vingtaine de secondes, trouver rapidement la contrepartie des sursauts gamma détectés par ECLAIRs et de la caractériser (courbe de lumière et estimation de la distance). Cette rapidité d’exécution et d’analyse est fondamentale pour le succès de la mission et fait de COLIBRI un télescope aux capacités absolument uniques au sein de l’astronomie mondiale » explique Stéphane Basa, co-responsable scientifique de la mission SVOM et responsable scientifique du projet COLIBRI. Le télescope est en cours d’installation à l’Observatoire National du Mexique à San Pedro Martyr et sera inauguré cet été. Il est équipé de deux instruments : DDRAGO (deux voies simultanées en visible) et CAGIRE (une voie en proche infra-rouge).

Ce projet a été fortement financé et soutenu par la fondation A*Midex d’Aix-Marseille Université à travers le Labex OCEVU puis l’Institut de Physique de l’Univers. Pour assurer une exploitation scientifique partagé et collaborative de COLIBRI, le projet a également mis en place le Laboratoire International Associé (LIA) ERIDANUS soutenu par le CNRS, le CONAHCyT et l’UNAM (démarré en 2019), programme qui a été ensuite renouvelé en 2022 par le CNRS et l’UNAM sous la forme d’un International Research Project (IRP). Depuis 2019, les équipes se réunissent de façon alternée entre la France et le Mexique, ceci afin de renforcer les liens humains, tout en préparant l’exploitation scientifique de COLIBRI.

SVOM et COLIBRI permettront ainsi d’écrire une nouvelle page dans la compréhension du phénomène des sursauts gamma, tout en permettant leur utilisation pour comprendre « l'enfance » de l'Univers. Ils prendront également une place importante dans l’astronomie multi-messager, en complétant parfaitement le télescope à neutrinos KM3NeT ainsi que les détecteurs d’ondes gravitationnelles.