Mission SVOM

Les sursauts gamma (GRBs pour “Gamma-Ray Bursts”) sont des phénomènes transitoires extrêmement énergétiques apparaissant de manière aléatoire et isotrope sur la sphère céleste. Sources lumineuses les plus brillantes connues dans l’Univers, ils sont essentiellement observés à des distances cosmologiques. Associés à l’explosion d’étoiles massives ou à la coalescence de deux astres compacts, les sursauts gamma marquent la formation d’un trou noir de masse stellaire accompagné d’une éjection de matière sous forme d’un écoulement ultra-relativiste collimaté. Ils sont au cœur de l’astronomie multi-messagers qui a vu le jour en août 2017, avec la première détection conjointe par les télescopes classiques et les détecteurs d’ondes gravitationnelles. Leur étude est aussi liée à de nombreux thèmes importants de l’astrophysique moderne tels que la naissance des trous noirs, la physique de l’accrétion et des jets ultra-relativistes, l’accélération et l’émission des particules aux chocs relativistes, l’origine des rayons cosmiques d’ultra-haute énergie, la nucléosynthèse des éléments lourds, l’évolution stellaire dans l’Univers, le sondage de l’Univers lointain, les tests de physique fondamentale (relativité d’Einstein, gravité quantique).

Le programme principal de SVOM est dédié à l’étude des sursauts gamma. Les instruments du satellite et les télescopes du segment sol ont été conçus pour détecter tous les types de sursauts, pour en fournir rapidement une position précise, et pour mesurer leurs propriétés spectrales et temporelles sur une large gamme d’énergie allant du proche infra-rouge jusqu’à plusieurs MeV. L’instrument embarqué ECLAIRs constitue le cœur de la mission SVOM puisqu’il sera en charge de la surveillance du ciel dans la bande 4-150 keV pour la recherche de sursauts gamma, de leur détection et de leur localisation en temps réel. Il sera complété à plus haute énergie (0.015-5 MeV) par le GRM (Gamma-Ray Monitor), moniteur gamma à grand champ de vue avec lequel il caractérisera l’évolution temporelle des composantes spectrales (quasi-thermique et non thermiques) des sursauts durant leur phase d’émission prompte.

Le centre français de données scientifiques de SVOM (FSC pour « French Science Center ») jouera un rôle central dans la séquence d’alerte enclenchée à bord du satellite par la détection d’un sursaut gamma par ECLAIRs et/ou le GRM.

Les données d’alerte seront transmises au sol par un réseau VHF dédié sous responsabilité du CNES. Le FSC les traitera en temps réel et disséminera les produits scientifiques immédiatement obtenus (contenu de l’alerte, premières analyses) à la communauté GRBs mondiale en vue d’un suivi multi-longueurs d’ondes dans la phase d’émission rémanente.

Le suivi avec les autres instruments de SVOM sera coordonné et supervisé par un Burst Advocate.

Des produits scientifiques de plus haut niveau, issus d’analyses spectrales et temporelles du sursaut, seront également rendus publics une fois les données complètes transmises au sol (via un canal bande X) et traitées au FSC.

Le LUPM participe au développement des pipelines de traitement des données VHF et bande X de ECLAIRs et du GRM et à l’élaboration des produits scientifiques de haute énergie.

Pour chaque sursaut gamma, le French Science Center de SVOM fabriquera une centaine de produits scientifiques, dont une quarantaine seront issus des observations à haute énergie par les instruments ECLAIRs et GRM. Le LUPM intervient dans l’élaboration d’une trentaine de ces produits, dont une quinzaine sont placés sous sa responsabilité directe.

Durée des acquisitions : temps réel, durant plusieurs minutes suite à l’apparition d’un sursaut gamma.

Diffusion : alertes et produits scientifiques conformes aux standards IVOA.

En 2018 :

• Frédéric Piron (DR CNRS)
• Matthieu Renaud (CR CNRS)
• Claude Zurbach (IR CNRS)
• Maria-Grazia Bernardini (postdoc)
• Adrien Laviron (stagiaire M2)

• CNES (Toulouse)
• APC (Paris)
• CEA/Irfu (Saclay)
• CPPM (Marseille)
• GEPI (Meudon)
• IAP (Paris)
• IRAP (Toulouse)
• LAL (Orsay)
• LAM (Marseille)
• ObAS (Strasbourg)
• IHEP Beijing
• NAOC Beijing

Bernardini, M. G., Xie, F., Sizun, P., Piron, F. et al., “Scientific prospects for spectroscopy of the gamma-ray burst prompt emission with SVOM”, Experimental Astronomy 44, 113 (2017)

Wei, J., Cordier, B. et al. (SVOM consortium), « The Deep and Transient Universe : New Challenges and Opportunities – Scientific prospects of the SVOM mission » (2016), arXiv:astro-ph/1610.06892