Les premiers résultats de la mission spatiale SVOM (pour Space-based multi-band astronomical Variable Objects Monitor) viennent de tomber avant même le lancement prévu fin 2021. Comment est-ce possible ? Tout simplement parce que cette mission franco-chinoise ambitieuse, qui a pour l'objet l'étude des sursauts de rayons gamma de l'Univers, met également au point un réseau de caméras au sol capable de détecter l'émission de lumière visible qui suit le déclenchement de ces sursauts, les plus violentes explosions connues. Ce réseau baptisé GWAC (pour Ground-based Wide Angle Camera ou Caméra sol à grand champ) est déjà en opération à l'observatoire Xinglong au Nord-est de Pékin (Chine). Sa version de test, baptisé Mini-GWAC, a conclu avec succès une première campagne de surveillance et de suivi en temps réel des sources d'ondes gravitationnelles découvertes par les installations LIGO (USA) et Virgo (Italie). Ces résultats sont en cours de publication dans la revue Research in Astronomy and Astrophysics.
Voir l'écho lumineux d'une onde gravitationnelle
L'équipe SVOM vient de publier les résultats du suivi de l'instrument Mini-GWAC durant la deuxième séquence de détection d'ondes gravitationnelles (run O2) par LIGO et Virgo qui s'est déroulée de Novembre 2016 à Aout 2017. Pas moins de 14 évènements potentiels ont été publiés par LIGO dans cet interval dont huit ont pu être suivis par Mini-GWAC. Six événements ont été par la suite rétractés par LIGO.
Mais pour deux d'entre eux, les plus spectaculaires, GW170104 et GW170608, qui ont été confirmés comme résultant de la fusion de deux trous noirs, le suivi optique a remarquablement fonctionné. Dans le cas de GW170104 (pour Gravitational Wave du 04 Janvier 2017), ce sont deux trous noirs de masse environ 20 et 30 fois celle du Soleil qui ont fusionné. Mini-GWAC a pu fournir des données à peine un peu plus de 2 heures après le déclenchement de l'alerte et pendant 10 heures, et couvrir 62% de la boite d'erreur. Pour GW170608 (8 juin 2018), près de 20% de la région a été couverte. Dans les deux cas, aucune émission visible n'a été détectée, jusqu'à une magnitude d'environ mv=12.
A gauche : Vue d'artiste de la fusion de deux trous noirs produisant une onde gravitationnelle. A droite : Carte d’exposition de SVOM/Mini-GWAC (rectangles en couleur jaune) couvrant la boite d’erreur de l'onde GW170104. L’échelle de couleur est une représentation de la probabilité de la position de la source à l’origine du signal d’onde gravitationnelle détectée par LIGO. Crédit@SVOM
Dispositif d'alerte pour SVOM
La version finale de l'installation GWAC qui a été mise en service fin 2017 à l'observatoire Xinglong (Chine) est désormais capable de suivre les alertes d'ondes gravitationnelles jusqu'à une magnitude visible mv=16, plus de 40 fois plus faible que la version test.
Dans certains cas, l'émission d'ondes gravitationnelles s'accompagne également de sursauts gamma qui seront également détectés par les instruments de la mission spatiale SVOM [1]. L'ensemble du dispositif est donc prêt et capable de détecter la contrepartie visible de ces événements avant même le lancement de la mission SVOM.
[1] SVOM (www.svom.fr) est une mission franco-chinoise pour l'observation des sursauts de rayons gamma de l'Univers dont le lancement est actuellement prévu pour fin 2021.
[2] GWAC est une des composantes de la mission SVOM qui comporte par ailleurs 4 instruments (ECLAIRs, MXT, GRM et VT)* qui seront embarqués sur le satellite SVOM. GWAC a pour but de compléter depuis le sol l'étude et l'identification des sursauts gamma détectés à bord du satellite.
GWAC est composé de 10 montures portant chacune 4 caméras de 18 cm de diamètre et couvrant ainsi un champ de vue d’environ 5000 degrés carrés. Chacune des 40 caméras est équipée d’un CCD 4096×4096 E2V fonctionnant dans la bande de longueurs d’onde de 0,5 à 0,85 µm avec un champ de vue (FoV) de 150 deg². GWAC fournit des localisations de sources jusqu’à une magnitude visible mv=16 avec une précision de 11 secondes d'arc (pour une d'exposition de 10 s).
La version de test Mini-GWAC était constituée d’un système de six montures, chacune équipée de deux caméras (Canon 85 / f1.2).
Déploiement des montures robotiques GWAC à l'observatoire de Xinglong (Chine) pour la recherche de contreparties en lumière visible des sursauts gamma et ondes gravitationnelles. Chaque monture porte 4 caméras de 18 cm de diamètre et a un champ de vue d’environ 500 degrés carrés. L'ensemble complet GWAC couvre un champ de vue total 5000 degrés carrés. Crédits NAOC/SVOM
Contact : Damien TURPIN, Bertrand CORDIER
Publication :
"The mini-GWAC optical follow-up of the gravitational wave alerts.
Results from the O2 campaign and prospects for the upcoming O3 run."
D. Turpin et al., Research in Astron. Astrophys. (sous presse), 2019, voir 
l'article en (PDF)
Voir aussi : Mission SVOM : livraison du logiciel du calculateur d’ECLAIRs (15 janvier 2019)
MXT : Livraison du modèle structurel et thermique de la caméra (07 novembre 2018)
Voir également : le site français de SVOM
• Structure et évolution de l'Univers › Phénomènes cosmiques de haute énergie et astroparticules
• Le Département d'Astrophysique (DAp) // UMR AIM
• Phénomènes Cosmiques de Haute Énergie
• SVOM
