Integral/Ibis
Integral/Ibis

Bloc détecteur du télescope IBIS

Généralités

Thématique et contexte du projet La mission d’astronomie gamma Integral, dont l’objectif principal est l’exploration approfondie des sites célestes émissifs dans la bande spectrale de 15 keV à 10 MeV est la dernière grande mission astronomique de l’Agence spatiale Européenne. Le télescope Ibis et le spectromètre SPI constituent la charge utile principale du satellite Integral. Tous les astres actifs à haute énergie sont des objectifs d’IBIS avec au premier rang, les trous noirs, qu’ils soient issus de l’évolution stellaire où nichés au cœur des noyaux actifs de galaxies.
Pour en savoir plus : l'observatoire Integral
Localisation Une fusée russe Proton a placé le 17 Octobre 2002 le satellite Integral sur une orbite très excentrique (périgée initial : 10 000 km, apogée initial 150 000 km). Le télescope Ibis est du côté exposé au soleil sur le satellite.

Collaboration Allemagne : Université de Tubingen.
Espagne : Université de Valence.
USA : Marshall Space Flight Center.
France : Dapnia.
Italie : IAS (Rome) ; ITESRE (Bologne) ; IFCAI (Palerme).
Norvège : Université de Bergen.
Pologne : NCAC (Varsovie) ; CBK (Varsovie).

 

Approche scientifique

Moyens d'investigation Ibis est un télescope gamma à ouverture codée, apte à fournir des images à haute résolution angulaire (précision de localisation des sources, <1 minute d’arc) et une bonne information spectrale. Les sites émissifs actifs à haute énergie produisent des rayonnements à spectre continu, induits essentiellement par des mécanismes impliquant des particules accélérées, auxquels se superposent des raies d’émission issues de processus de désexcitation nucléaire et d’annihilation électron-positon.

Instruments La couverture du domaine spectral est assurée par deux plans détecteurs : ISGRI couvre la gamme 15 keV – 1 MeV et PICsIT la gamme 300 keV – 10 MeV. Les plans détecteurs sont des mosaïques de détecteurs, semi-conducteurs en tellurure de cadmium pour Isgri ou scintillateurs pour PICsIT, aptes à mesurer la position du point d’impact et l’énergie déposée par chaque photon interagissant avec le plan détecteur. Modulé par l’ouverture codée, le rayonnement gamma céleste est enregistré par les plans détecteurs d’IBIS ceinturés de blindages actifs pour réduire le bruit de fond induit par les particules chargées qui abondent dans l’environnement spatial.

Spécificités Une ample surface de collection dans un vaste domaine spectral, l’aptitude à produire sur tout ce domaine des images fines et des spectres à bonne résolution, autant de spécificités qu’aucun autre instrument gamma n’a jamais affiché simultanément. Ces caractéristiques sont principalement le fait d’Isgri qui est la première caméra gamma à semi-conducteurs fonctionnant à température ambiante.

 

Contribution du Dapnia

Responsabilités scientifiques et techniques Ibis : Conception et administration de l’expérience (position de Co-principal investigateur)
Simulation du dispositif expérimental et calcul de la réponse de l’instrument.
Fourniture d’un générateur X, de sources radioactives et d’un système d’acquisition rapide pour l’étalonnage d’Ibis.
Isgri : Etude, développement et réalisation (maîtrise d’œuvre) de la caméra gamma de nouvelle génération, le plan détecteur supérieur du télescope.


Services SAp, Sédi, SIS

 

Etats et perspectives

Dates importantes
1993 : Sélection de la mission Integral par le Comité des Programmes Scientifiques de L’Agence Spatiale Européenne
1995 : Sélection des instruments de la charge utile
14 Juillet 2001 : livraison du modèle de vol de la caméra Isgri
17 Octobre 2002 : lancement d’Integral à Baïkonour


Etat au 15 septembre 2007 Ibis fonctionne nominalement

Perspectives La mission Integral initialement financée pour une durée de deux ans est prolongée jusqu'à 2010. Une extension jusqu'à 2013 est actuellement à l’étude.

Bilan scientifique et technique Ibis fonctionne parfaitement et Isgri n’a pas fait montre de la plus petite défaillance depuis le lancement. Sur le plan scientifique, la littérature spécialisée (Nature, Astrophysical Journal, Astronomy and Astrophysics etc.) révèle que 90% des résultats d’Integral sont basés sur des données d’Isgri.

Faits marquant

8 décembre 2002        INTEGRAL découvre le ciel gamma
17 octobre 2003          Le premier anniversaire du satellite INTEGRAL
18 mars 2004             INTEGRAL perce le brouillard gamma
4 novembre 2004        Astre compact, supergéante et cocon de matière
6 septembre 2005       Festin stellaire
15 novembre 2005      Vue panoramique et gros plan
9 octobre 2006           Explosion radioactive dans Cassiopée
13 février 2007          INTEGRAL révèle la Galaxie gamma


Contact F. LEBRUN

 
#383 - Màj : 23/02/2016
Voir aussi
Liste des articles du numéro spécial de la revue Astronomy and Astrophysics de Novembre 2003 dédié aux premiers résultats de la mission INTEGRAL dont le premier auteur est un scientifique du SAp
INTEGRAL/SPI ground calibration D. Attié, B. Cordier, M. Gros, Ph. Laurent, S. Schanne, G. Tauzin, P. von Ballmoos, L. Bouchet, P. Jean, J. Knödlseder, P. Mandrou, Ph. Paul, J.-P. Roques, G. Skinner, G. Vedrenne, R. Georgii, A. von Kienlin, G. Lichti, V. Schönfelder, A. Strong, C. Wunderer, C. Shrader, S. Sturner, B. Teegarden, G. Weidenspointner, J. Kiener, M.-G. Porquet, V. Tatischeff, S. Crespin, S. Joly, Y. André, F. Sanchez, P. Leleux Astronomy and Astrophysics, Novembre 2003 Pour une version électronique: format PDF (438 Ko) First results of IBIS/ISGRI Cygnus X-3 monitoring during INTEGRAL PV phase P.Goldoni, J.-M. Bonnet-Bidaud, M. Falanga, A.
  La source Cygnus X-1 est l'une des sources les plus brillantes du ciel dans le domaine d'énergie couvert par les instruments IBIS et SPI. Sa position dans le ciel, actuellement favorable à une observation par INTEGRAL, en fait tout naturellement un objet de choix pour la phase de validation des instruments.  Cygnus X-1 fût détectée pour la première fois en 1962, non par un satellite mais par une fusée sonde dont la durée de fonctionnement ne se comptait pas alors en année mais en quelques minutes.
Les sursauts gamma sont au centre de discussions passionnées au sein de la communauté scientifique. Découverts fortuitement dans les années 70 par les satellites espions américains chargés de la surveillance des explosions thermonucléaires, ils apparaissent soudainement dans le ciel sous forme d'une intense bouffée de photons gamma.
Le satellite INTEGRAL Le satellite INTEGRAL, "Laboratoire International pour l’Astronomie du Rayonnement Gamma" (acronyme pour INTErnational Gamma-RAy Laboratory), est un observatoire spatial de l’Agence Spatiale Européenne (ESA) pour l'étude des rayons gamma cosmiques, dont le lancement est prévu en octobre 2002 par une fusée russe Proton depuis le cosmodrome de Baikonour, au Kazakhstan.
Découvertes d'un nouveau type de sources
Un des objectifs majeurs de la mission INTEGRAL est d'établir la meilleure carte actuelle de la Galaxie dans le domaine des hautes énergies (rayons X et gamma), une véritable photographie de la Voie Lactée telle que pourraient l'apprécier des yeux sensibles au rayonnement gamma. Un an après la mise en orbite d'INTEGRAL, une partie de cette cartographie générale a déjà été effectuée. Les surprises et découvertes sont au rendez-vous:  une nouvelle classe d'objets, indécelables jusqu'à présent, vient d'être mis en évidence.
Une 'fontaine' d'anti-électrons dans les régions centrales de la Galaxie
Grâce à ses capacités conjointes d'imagerie et de spectroscopie (mesure de l'énergie du rayonnement), le satellite INTEGRAL vient d'obtenir un résultat de première grandeur. Le spectrographe SPI (SPectromètre pour Integral) vient en effet de fournir la première carte très détaillée de l'émission des  régions centrales de la Galaxie à l'énergie de 511 keV, correspondant à l'énergie d'annihilation de l'électron et de son anti-particule, le positon.
Integral : Un sans faute pour ses débuts Jeudi 17 octobre 2002 : 6h 41, à Paris, 9h41 à Baïkonour, Kazakhstan. La fusée russe Proton décolle dans un nuage de fumée et s'élève droite comme un " I " dans le ciel clair. Au CNES à Toulouse, le lancement est retransmis en direct de Baïkonour sur écran géant. Les acteurs français du projet Integral (CNES et CESR) et une grande partie du service d'astrophysique du Dapnia du CEA retiennent leur souffle. Pour beaucoup, c'est une étape cruciale.
Le programme INTEGRAL est un programme majeur pour le CEA qui figurait dans les deux précédents plans stratégiques quadriennaux, présentés dans le cadre du contrat d'objectifs CEA-ETAT. Le CEA a parfaitement rempli sa mission en partenariat avec le CNES (Centre National d' Etudes Spatiales) en livrant les instruments en 2001 aux consortia scientifiques et à l'ESA (Agence Spatiale Européenne), environ un an avant le tir depuis Baïkonour le 17 octobre 2002.
La découverte d'une source de haute énergie
Le centre exact de notre Galaxie, la Voie Lactée, constitue encore une énigme totale. La présence d'un trou noir hyper-massif, de plus de deux millions de fois la masse du Soleil, est fortement suggérée par l'existence d'une source d'onde radio compacte et d'une forte concentration de matière modifiant le mouvement des étoiles. Un trou noir aussi massif  dans une région si dense devrait inévitablement produire une forte émission de photons de haute énergie, en particulier dans le domaine des rayons X et gamma.
L'objectif du télescope JEM-X (acronyme pour "Joint European X-ray Monitor") est l'étude dans le domaine des rayons X des sources célestes observées par les instruments gamma du satellite INTEGRAL (IBIS et SPI). Constitué de deux moniteurs identiques de rayons X  opérant dans la gamme d'énergie 3-35 keV,  il complète le domaine basse énergie couvert par les deux instruments gamma et joue un rôle crucial dans la détection et l'identification des sources gamma. JEM-X  est le fruit d'un consortium européen mené par l'Institut de Recherches Spatiales Danois (DSRI).
Les observations multi-longueurs d'onde sont particulièrement importantes en astrophysique des hautes énergies. La forte variabilité des sources est un aspect important dans ce domaine et leur étude sur une très large bande d'énergie permet de diagnostiquer la nature des objets et de préciser les processus physiques responsables de leur émission.
Durant les prochaines jours, la phase de vérification des instruments du satellite INTEGRAL va se poursuivre. Il s'agit en effet de tester les différents modes d'observation qui seront offerts à la communauté scientifique dans le cadre du programme d'observation.
La mission du spectromètre SPI est de fournir des spectres à très haute résolution des sources visées dans la gamme d'énergie 20 keV-10 MeV. Cette très bonne résolution en énergie devrait permettre des progrès sans précédent dans le domaine de l'astrophysique nucléaire.  La première source astrophysique observée grâce à SPI a été le couple d'étoiles Cygnus X-1, contenant probablement un trou noir.
L'image du trou noir Cygnus X-1 Le 16 novembre 2002, le satellite INTEGRAL a été pointé vers la constellation du Cygne afin d'y observer sans doute l'un des trous noirs les plus proches du Soleil. Cette source baptisée Cygnus X-1 est en réalité constituée de deux étoiles tournant l'une autour de l'autre, l'un d'entre elles étant très probablement un trou noir.
Integral, une mission spatiale d'’astronomie gamma
Regards sur l’univers invisible Integral, une mission spatiale d’astronomie gamma Cette exposition scientifique, conçue et réalisée par le Service d'Astrophysique du CEA/DSM/Irfu du CEA-Saclay en partenariat avec le Cnes, le Cnrs, l'université Paris-Diderot et la Mairie du 13e-Paris, s'est tenue du 15 au 19 octobre 2012 à la Mairie du 13e arrondissement de Paris à l'occasion des 10 ans du lancement du satellite d'astronomie gamma Integral.
Le 17 octobre 2002, à 4h41 Temps Universel, depuis la base de Baikonour au Kazakhstan: une fusée russe Proton s'élève dans le ciel avec à son bord l'observatoire INTEGRAL (INTernational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory). Une année plus tard, soit après plus de 120 révolutions autour de notre planète et les nécessaires étapes de vérification et d'étalonnage des différents instruments, les opérations sont maintenant rentrées dans une phase active d'exploitation scientifique.

 

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