Mission spatiale SVOM : À la conquête des sursauts gamma

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Issue d’une collaboration de deux agences spatiales nationales, le CNSA (China National Space Administration) et le CNES (Centre National d’Études Spatiales), la mission SVOM (Space Variable Objects Monitor) est dédiée à l’étude des plus lointaines explosions d’étoiles, les sursauts gamma. Pour mieux comprendre ces sursauts gamma mais aussi mieux étudier le ciel transitoire (comètes, novae, étoiles variables, supernovae,…), la mission franco-chinoise prévoit le lancement en 2023 d’un satellite bardé d’instruments d’étude, dont deux instruments français à son bord. Retour sur cette mission très attendue.

Les sursauts gamma

Chaque jour, des rayons gamma bombardent la Terre durant quelques secondes, créés par d’immenses explosions qui ont lieu dans de lointaines galaxies. Ces explosions, surnommées « sursauts gamma », interrogent de plus en plus de scientifiques qui tentent d’étudier le phénomène de plus près.

Même si le phénomène est considéré comme rare à l’échelle d’une galaxie, il est néanmoins possible d’observer chaque année, plusieurs sursauts gamma grâce à la puissance considérable qui s’en dégage. En effet, ces explosions libèrent des particules de très haute énergie, les photons gamma, une onde électromagnétique qui permet aux sursauts gamma d’être considérés comme les éléments les plus brillants et les plus riches en énergie de l’Univers depuis le Big Bang.

On distingue deux types de sursauts gamma. D’une part les sursauts courts, dont la durée de l’émission gamma dure moins d’une seconde, et d’autre part les sursauts longs qui disposent d’une émission gamma supérieure à plusieurs secondes. Mais si leurs mécanismes sont assez semblables, leurs origines, elles, sont bien différentes. Dans le premier cas, le sursaut court est issu de la coalescence de deux astres compacts, deux étoiles à neutrons. Alors que dans le second cas, le sursaut gamma est dû à l’effondrement gravitationnel d’une hypernova (étoile massive équivalent à 20 fois la masse du soleil), lorsqu’elle arrive à la fin de son évolution.

Dans les deux cas, on observe la formation d’un trou noir, qui absorbe la matière de son entourage en quelques secondes. Une partie de cette matière, attirée par la force d’attraction du trou noir, est expulsée sous la forme de deux puissants jets, créant ainsi des chocs, résultant des chocs internes, et menant à l’apparition de sursauts gamma.

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Une mission de 3 ans

Bien que décelables à de très grandes distances, les sursauts gamma restent aléatoires, fugaces et imprévisibles, et nécessitent des instruments très techniques pour les détecter. C’est pourquoi le satellite de la mission SVOM sera doté de quatre instruments performants, deux conçus en Chine et deux fabriqués au CNES, à Toulouse, et livrés à la Chine en avril 2022.

Du côté chinois, on retrouvera donc un détecteur de sursaut gamma GRM (Gamma Ray Burst Monitor) dédié à mesurer le spectre des sursauts à haute énergie (de 15 keV à 5000 keV) et le télescope VT (Visible Telescope) en charge de détecter l’émission visible produite à la suite d’un sursaut gamma.

Du côté français, la mission emportera le télescope ECLAIRs, pour détecter et localiser les sursauts gamma sur la voûte céleste et des rayons gamma de basse énergie (de 4 à 250 keV). On y trouvera également le télescope MXT (Microchannel X-ray Telescope) qui permet l’observation du phénomène durant plusieurs jour grâce à sa captation de lumières et d’ultra-violets.

La mission se déroulera également au sol, avec un relais d’information en temps réel, des observations réalisées à l’aide d’une caméra à grand champ GWAC (Ground-based Wide Angle Camera) et des télescopes robotiques GFT (Ground Follow-up Telescope).
Le satellite de la mission SVOM décollera pour la mi-2023, avec une mise en orbite à 600 km de la Terre, et restera dans l’espace pour une durée de trois ans.

Établie sur un intérêt scientifique commun, cette mission franco-chinoise devrait permettre de mieux appréhender le fonctionnement de ces phénomènes encore trop méconnus, tout en en apprenant davantage sur les prémices de l’Univers.

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