L’univers transitoire et variable

En tout temps, l’étude des explosions cosmiques a été reliée aux progrès clés de l’astronomie. C’est d’autant plus vrai aujourd’hui que les explosions cosmiques sont utilisées comme bougies standard pour arpenter l’Univers (supernovae de type Ia), comme sondes de l’Univers lointain (sursauts gammas), comme laboratoire de physique extrême (jets relativistes, production de rayons cosmiques, etc.), et comme les seuls témoins de la naissance d’objets compacts (trous noirs et étoiles à neutrons). Dans un proche avenir, les explosions cosmiques resteront à la pointe de l’astrophysique avec la maturité de l’astrophysique des multi-messagers (neutrinos et ondes gravitationnelles) et le développement de l’astronomie temporelle (ou synoptique).

Dans ce contexte scientifique, les sursauts gamma (Gamma-Ray Bursts, GRBs) jouent un rôle très spécifique en étant les explosions les plus énergétiques de l’Univers depuis le Big Bang. Ils sont associés à la mort des étoiles les plus massives (supernovae) ou à la fusion d’objets stellaires compacts (étoile à neutrons / étoile à neutrons ou étoile à neutrons/trou noir). L’énergie rayonnée en moins d’une minute par un GRB est typiquement 10⁵¹ erg. En raison de ces luminosités extrêmes, les GRBs peuvent être utilisés pour sonder les régions les plus hostiles et les plus éloignées de l’Univers.

La prochaine mission sino-française SVOM (Space-based multi-band astronomical Variable Objects Monitor) aura une contribution majeure dans ce domaine scientifique en améliorant notre compréhension du phénomène GRB et en permettant leur utilisation pour comprendre l’enfance de l’Univers. Elle est conçue pour obtenir le meilleur compromis entre l’instrumentation spatiale et l’instrumentation au sol. Les instruments embarqués permettront la détection des GRBs, leur localisation de la minute d’arc à la seconde d’arc, l’étude de l’émission prompt et la détection précoce et le suivi de l’afterglow. Le segment sol permettra la diffusion rapide des alertes, la localisation des GRBs avec une précision inférieure à la seconde d’arc et la sélection primaire des candidats de haut niveau (z>6).

COLIBRI est un télescope terrestre spécialement développé pour répondre aux objectifs scientifiques de la mission SVOM. Il a une place très spéciale dans son système en remplissant les fonctions suivantes:

Garantir des observations visible et infrarouge des GRBs, de la première minute à au moins un jour.
Fournir la localisation GRB avec une précision meilleure que la seconde d’arc, moins de 5 minutes après la réception de l’alerte sur le terrain (pour référence, la précision de localisation de l’alerte fournie par les instruments de bord ECLAIR est d’environ 26 minutes d’arc).
Fournir une identification des alertes ayant un faible signal à bruit, pour lesquels un déplacement du satellite n’est pas demandé. Ces alertes dues, par exemple, à des GRBs fortement éteints ou localisés à très haut décalage dans le rouge ont potentiellement un impact scientifique très fort.
Localisez et observez les GRB sombres, c’est-à-dire les événements détectés dans les domaines gamma et radio, mais pas dans le domaine visible.
Assurer la liaison entre le satellite SVOM et les plus grands observatoires au sol, comme le NTT, le VLT, l’ALMA, etc. en fournissant une estimation du décalage vers le rouge moins de 5 minutes après la réception de l’alerte.