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. Au cœur de la charge utile du satellite de SVOM, le télescope imageur à ouverture codée ECLAIRs surveille 1/6ème du ciel environ dans la bande 4-150 keV pour détecter les sursauts gamma et les localiser en temps réel. Il est complété à plus haute énergie (0.015-5 MeV) par le GRM (Gamma-Ray Monitor), moniteur gamma embarqué de grand champ de vue. Ces instruments détectent plus d’une centaine de sursauts par an, et permettent d’étudier les propriétés de leur émission prompte en bande large.

Le centre français de données scientifiques de SVOM (FSC pour « French Science Center ») joue 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 sont transmises au sol par un réseau VHF dédié sous responsabilité du CNES. Le FSC les traite en temps réel et communique les produits scientifiques immédiatement obtenus (contenu de l’alerte, premières analyses) à la communauté internationale (via le General Coordinates Network de la NASA), en vue d’un suivi multi-longueurs d’onde depuis le sol. Un Burst Advocate (BA) supervise l’ensemble de cette séquence, en particulier en cas de repointé du satellite permettant d’observer la phase d’émission tardive dans le visible et en rayons X avec les deux autres instruments embarqués de petit champ de vue. Le BA est aidé par les Instrument Scientists (IS), spécialistes d’un instrument et de la chaîne d’analyse de ses données. Ces derniers s’assurent de la qualité des analyses en grande partie automatiques effectuées pendant cette phase de réaction rapide. Des produits scientifiques de plus haut niveau, issus d’analyses spectrales et temporelles du sursaut gamma effectuées par les IS, sont également rendus publics une fois les données complètes transmises au sol (via un canal bande X).

Le LUPM partage avec l’IAP la responsabilité du développement et de la maintenance des deux pipelines du FSC pour le traitement des données VHF et bande X des sursauts gamma observés par ECLAIRs et le GRM, et de l’élaboration des produits scientifiques associés. Le LUPM a aussi développé une interface utilisateur permettant aux IS de surveiller ces traitements et de les relancer au besoin. Le LUPM participe aux tâches de service routinières (Instrument Scientist, Burst Advocate), et à l’inter-étalonnage ECLAIRs / GRM en orbite. Le LUPM s’intéresse enfin à l’exploitation des observations de SVOM en synergie avec les observatoires à haute et très haute énergie (GeV/TeV), pour des études multi-longueurs d’onde des sursauts gamma.

Pour chacun des sursauts gamma les mieux suivis avec l’ensemble des instruments de SVOM, le French Science Center fabrique une centaine de produits scientifiques. Le LUPM est co-responsable avec l’IAP de l’élaboration de la cinquantaine de produits issus des observations avec les instruments ECLAIRs et GRM.

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 2025 :

• Frédéric Piron (chercheur)
• Maria Grazia Bernardini (chercheuse)
• Justine Devin (chercheuse)
• Claire Guépin (chercheuse)
• Tais Maïolino (post doc)
• Patrick Maeght (ingénieur informatique)
• Tatiana Barlyaeva (ingénieure informatique)
• Ulysse Jacob (ingénieur informatique)

• CNES (Toulouse)
• APC (Paris)
• CEA/Irfu (Saclay)
• CPPM (Marseille)
• GEPI (Meudon)
• IAP (Paris)
• IRAP (Toulouse)
• IJCLab (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