Dans les années 1960, des satellites espions américains sondaient secrètement l’espace à la recherche de rayonnements gamma. Leur mission est de vérifier que l’URSS respecte un traité stipulant l’interdiction des essais nucléaires sur Terre et dans l’espace. En 1967, une explosion de rayonnement gamma a été détectée. Après de nombreuses recherches, nous n’avons trouvé aucune trace d’essai nucléaire…
L’origine de ce rayonnement reste un mystère jusqu’à ce que l’on comprenne qu’il provient d’étoiles lointaines et très énergétiques situées dans les galaxies du cosmos.
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Depuis le début de l’ère spatiale – ils ne sont détectables que depuis l’espace – plus de 10 000 « sursauts gamma » ont été enregistrés. Le satellite sino-français SVOM (Space-based multi-band astronomical Variable Objects Monitor) a pour objectif de détecter et d’analyser ces sursauts – il devrait en repérer une centaine par an.
Cette collaboration entre les agences spatiales chinoise (CNSA) et française (CNES) embarque quatre instruments, dont deux conçus par la France (ECLAIRs et MXT).
Des instruments qui communiquent entre eux
De multiples contraintes entourent la détection des sursauts gamma, à commencer par leur localisation. SVOM bénéficiera ainsi de deux instruments différents détectant l’émission directe de rayons gamma : l’un donnera des indications quantitatives sur cette émission ; l’autre, l’instrument français ECLAIRs, permettra de localiser le sursaut grâce à un système dit de masque codé – sorte de QR code traversé par le rayonnement qui permet, selon l’orientation du motif détecté, de retrouver où l’émission provient.
Intégration de la caméra télescope Svom MXT. © CNES/DE PRADA Thierry, 2021
Les sursauts gamma sont suivis d’émissions à des longueurs d’onde plus basses qui apportent de nouvelles informations sur le phénomène et permettent d’affiner encore sa localisation.
Mais il faut pouvoir détecter cette rémanence le plus rapidement possible, car elle diminue avec le temps. Ce sera notamment le rôle des deux autres instruments (le MXT et le chinois VT, un télescope sensible à la lumière visible). « Une originalité importante de la mission est l’interconnexion entre les instruments », précise François Gonzalez, chef de projet SVOM au CNES. Une fois l’émission détectée, ECLAIR communique la localisation du burst au MXT et au VT qui vont rechercher les émissions résiduelles et continuer à affiner tour à tour la position du burst.
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Et l’observation ne s’arrête pas aux instruments dans l’espace. SVOM sera placé en orbite basse pour pouvoir envoyer des informations vers la Terre le plus rapidement possible. Lorsqu’un sursaut est détecté, en moins de trente minutes, les télescopes au sol seront alertés pour orienter leurs observations vers le sursaut et une équipe d’astrophysiciens de garde sera prévenue et pourra commencer à analyser le phénomène.
« Les sursauts les plus intéressants se situent toujours à la limite des capacités de détection de nos instruments », rapporte Clara Plasse, doctorante au CEA qui étudie la nature des sursauts gamma. Dans ce type de situation, une expertise humaine est nécessaire afin de valider l’alerte et de la relayer pour multiplier les observations au sol le plus rapidement possible.
Le témoin de l’explosion et de la fusion des étoiles
L’une des prouesses de SVOM réside aussi dans ses capacités de calcul : «Nous pourrons ramener dans nos laboratoires les informations de chacun des photons captés par les quatre instruments du satellite.», déclare Cyril Lachaud, enseignant-chercheur et responsable scientifique du masque codé.
Un niveau de détail précieux, notamment pour mieux catégoriser les sursauts gamma et faire progresser la compréhension des phénomènes qui les génèrent. On distingue pour l’instant deux catégories de sursauts gamma : le sursaut court, caractéristique, selon le scénario le plus probable, de la fusion de deux étoiles très denses (étoiles à neutrons ou trous noirs) ; le long sursaut, probablement provoqué par l’explosion d’étoiles très massives (des centaines de fois celle du Soleil) en fin de vie.
Et si les sursauts gamma sont le phénomène le plus remarquable détecté par SVOM, car ce sont les événements les plus lumineux jamais observés dans l’Univers depuis le Big Bang, il pourra aussi détecter des sursauts de rayonnement gamma moins intenses, que l’on n’appelle pas « burst », mais qui sont tout aussi précieux pour mieux comprendre les étoiles de notre Univers.
Ainsi, il faudrait en apprendre davantage sur les magnetstars, ces étoiles particulières à neutrons dont les éruptions magnétiques sont source de rayonnement gamma, ou encore sur les blazars, ces trous noirs supermassifs au centre de certaines galaxies qui peuvent émettre des jets de rayons gamma.
Il faudra quand même faire preuve d’un peu de patience avant les premières observations. Une fois envoyé dans le ciel, SVOM subira une phase de tests et d’étalonnage durant plusieurs semaines. Les premières détections auront lieu en août. Le coût d’une telle mission est estimé à 60 millions d’euros côté CNES (et certainement plus côté chinois puisqu’ils sont en charge du lancement et que le centre de contrôle de mission est situé à Pékin).
“Actuellement le satellite est en parfait état», déclarait François Gonzalez il y a quelques jours. Les instruments ont été assemblés à Shanghai en avril 2022 sur la plateforme satellite qui a subi plusieurs tests de vibrations, de vide et de résistance à la chaleur en 2023. Le satellite est désormais sur son pas de tir en Chine. Plus de 200 personnes ont participé à ce projet en France, initié en 2006. , et attendent avec impatience et une certaine anxiété que la fusée Longue Marche 2 place samedi SVOM sur son orbite à 625 km d’altitude.
Par Loïc Duthoit
