Abstracts Astronomy & Space Science

Développement d'un prototype de télescope Compton et astronomie gamma : Prototype for a Compton telescope and gamma-ray astronomy

by Adrien Laviron

Les sursauts gamma sont les évènements les plus lumineux de l'univers, détectables à des distances cosmologiques. Ils sont associés à la mort d'étoiles massives ou à la coalescence de systèmes binaires d'étoiles à neutrons, les deux émettant des jets ultra-relativistes dans lesquel l'émission prompte, principalement composée de rayons gamma, est produite. Une seconde émission, appelée émission rémanente et détectable dans tout le spectre électromagnétique, est émise lorsque le jet ralentit dans le milieu environnant.Cependant, le mécanisme exact permettant de générer l'émission prompte des GRBs est encore largement débattu. Une mesure de la polarisation de ce rayonnement gamma permettrait d'apporter un éclairage nouveau sur la question.COMCUBE est un projet du programme européen AHEAD2020 visant à développer un télescope et polarimètre observant dans la bande d'énergie du MeV, en utilisant la diffusion Compton. Ce projet vise à lancer une constellation de CubeSats, capable d'observer le ciel à la recherche de sursauts gamma et de mesurer la polarisation linéaire des plus brillants.Ce travail se concentre sur le développement du télescope et polarimètre Compton. J'y présente les nouveaux développements autour d'un module calorimètre utilisé dans l'instrument proposé. Il utilise un cristal scintillant en bromure de cérium couplé optiquement à un détecteur de lumière pixelisé, et permet de reconstruire la position d'interaction du rayon gamma (avec une précision d'environ 2 mm) grâce à des méthodes d'intelligence artificielle.Nous avons développé et testé un premier prototype du télescope Compton de COMCUBE. Il utilise un détecteur à piste double-face en silicium et un module calorimètre. Je présente la première image Compton obtenue avec ce prototype. Ces données montrent un bon accord avec la simulation.Finalement, je présente les résultats du travail de simulation qui a été fait pour concevoir l'instrument et obtenir une première estimation des performances. COMCUBE détectera plusieurs sursauts gamma par semaine (et jusqu'à un par jour suivant les constellations) et mesurera la polarisation d'une dizaine de sursaut gamma par an. Gamma-ray bursts (GRBs) are the most luminous events in the universe, detectable over cosmological distances. They are associated with the death of massive stars or with the gravitationnal merger of binary neutron star systems, both events emitting an ultra-relativistic jet in which the gamma-ray dominated prompt emission is produced. Then, the jet slows down in the surrounding medium and generates the so-called afterglow emission, detectable over the entire electromagnetic spectrum.However, the exact mecanism through which the GRB prompt emision is generated is still largely debated. A polarization measurement of the gamma-ray emission would bring a better understanding of these objects.COMCUBE is a project of the European programme AHEAD2020 aiming at the development of a gamma-ray telescope and polarimeter in the MeV range, based on Compton scattering. This project aims at launching a…