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Nouvelle scientifique

 

Paris, le 30 juin 2015

 

HARPO : un télescope innovant pour l'astronomie gamma

 

Le projet Hermetic Argon Polarimeter (HARPO), qui vise à mettre au point un télescope aux performances sans précédent et capable de mesurer la polarisation du rayonnement gamma, a effectué sa première campagne de prise de données. Issu d'une collaboration entre le Laboratoire Leprince-Ringuet (LLR, CNRS/Ecole polytechnique) et l'Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers (Irfu, CEA), le futur télescope fournira un diagnostic puissant pour la compréhension des phénomènes les plus violents de l'Univers, comme ceux qui affectent les pulsars, les noyaux actifs de galaxie (AGN) et les sursauts gamma (GRB). Les chercheurs analysent actuellement les données fournies par un prototype qui révèle déjà de très bonnes performances.

Les données collectées en astronomie pour comprendre les phénomènes violents de l’Univers sont peu nombreuses à des énergies de l’ordre du Méga-électron-volt (MeV). En effet, les télescopes utilisant l'effet Compton sont surtout sensibles en-dessous d’1 MeV, et ceux utilisant la conversion en paire électron-positon, au-dessus de 100 MeV.  Cette plage en énergie aveugle gêne la compréhension des mécanismes d'émission de ces sources et entrave la construction des modèles qui les décrivent. Cela est particulièrement problématique pour les sources dont le maximum d'émission est dans cette plage, comme c'est le cas d'une partie des AGN et de beaucoup de GRB.

L’objectif d'HARPO est de combler ce manque en fournissant de plus (à terme) le premier instrument pouvant mesurer la polarisation du rayonnement gamma au-delà du MeV. Le détecteur est une cible active, c'est-à-dire dans laquelle la conversion des photons et la mesure des traces de l'électron et du positon issus de la conversion sont effectuées dans le même élément.  Il s'agit ici d'une chambre à projection temporelle (TPC) à gaz utilisant un mélange à base d'argon.

 

Premiers tests réussis

Un prototype a été testé en novembre 2014 à l’aide d’un faisceau de photons polarisés au Laboratory of Advanced Science and Technology for Industry (LASTI, Université de Hyôgo, Japon). Au cours de cette campagne de tests de trois semaines, le démonstrateur a été exposé à des photons gamma ayant des énergies comprises entre 1,7 et 74 MeV. C'est la gamme d’énergie la plus critique pour le détecteur et la plus importante pour la détection en astrophysique. L'analyse des données devra valider le concept du détecteur et apporter des résultats quantitatifs sur ses performances.

En parallèle, les scientifiques travaillent à la conception d'un prototype "vol", à tester en altitude sous ballon stratosphérique, avec de nouveaux défis, en particulier concernant le déclenchement.  Cette étape permettra ensuite au projet de passer en phase de mission spatiale.

Le projet HARPO est financé par le labex P2IO et par l'ANR.

 

 

Schéma du démonstrateur testé en faisceau en 2014 (copyright CNRS)

 

 

Images des traces de l'électron et du positron issus de la conversion d'un photon de 74,3 MeV dans le prototype d'HARPO. Il s'agit des 2 cartes du signal observé selon 2 directions perpendiculaires (x et y) en fonction de la durée de dérive t des électrons issus de l'ionisation du gaz par les traces (copyright CNRS).

 

 

Pour en savoir plus

 

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