L'objectif principal de la mission franco-chinoise SVOM (Space based multi-band Variable Object Monitor), dont le lancement est prévu pour 2015, est l'étude multi-longeurs d'onde des sursauts gamma, découverts fortuitement à la fin des années 60 par des satellites américains chargés de surveiller les essais nucléaires dans l'atmosphère. Les missions spatiales lancées depuis lors (BeppoSax, Hete, Swift, Integral, etc.) ont montré que les sursauts gamma se distribuent uniformément dans l'espace et qu'ils sont situés à des distances lointaines dites « cosmologiques ». Ce sont les événements explosifs les plus énergétiques de l'Univers après le Big Bang. Ils constituent donc un formidable outil pour sonder l'Univers à des époques très lointaines - à l'époque de formation des premières structures gravitationnelles (étoiles et galaxies), en l'occurrence.

Répartition sur le ciel des 2704 sursauts gamma détectés par l'instrument BATSE à bord du satellite CGRO durant les neuf années
de la mission (les couleurs indiquent l'intensité du signal détecté). Cette carte montre une distribution homogène
(aucune région n'est privilégiée), qui s'explique par l'origine cosmologique des sursauts gamma.

Les missions spatiales antérieures ont par ailleurs permis de distinguer deux types de sursauts : les sursauts « courts » , d'une durée inférieure à la seconde, et les sursauts « longs », dont la durée est comprise entre 10 et 1000 secondes.

Deux catégories distinctes de sursauts : les courts et les longs.

Il semble que les sursauts courts résulteraient de la fusion de deux astres compacts (étoiles à neutrons ou trous noirs), tandis que les sursauts longs résulteraient de l'explosion soudaine d'une étoile massive : l'effondrement du coeur de l'étoile conduit à la naissance d'un trou noir qui « avale » une partie du coeur de l'étoile et éjecte le reste à des vitesses considérables, proches de la vitesse de la lumière :

• les chocs induits au sein de ces éjections se traduisent par une émission de photons dans les domaines gamma, X et visible ; cette phase constitue l'émission prompte du sursaut ;
• l'interaction de la matière éjectée avec le milieu interstellaire produit ensuite une émission rémanente dans les domaines visible et infrarouge qui, elle, peut durer plusieurs jours.

Pour ce faire, la mission franco-chinoise SVOM disposera d'une panoplie d'instruments dans l'espace et au sol, sensibles des rayons gamma à la lumière infrarouge. Dans l'espace, un détecteur de rayons gamma (ECLAIRs), une caméra X, un télescope visible. Au sol, deux Ground Follow-up Telescopes (GFT) ou « télescopes de suivi » équipés de caméras dans les domaines visible et infrarouge et situés, l'un au Mexique, l'autre en Chine. Au coeur de ce dispositif instrumental, un réseau constitué d'une quarantaine d'antennes VHF réparties sur Terre dans une bande de latitude comprise entre -30° et +30° et deux Centres Scientifiques, l'un Français, l'autre Chinois. Ce dispositif est unique et devrait permettre l'étude détaillée de plus de 200 sursauts gamma, de l'émission prompte à l'émission rémanente.

SVOM : un dispositif de détection unique des sursauts gamma (en anglais, GRB = Gamma-Ray Bursts).
Les instruments spatiaux sont chargés de détecter l'émission prompte du sursaut puis d'effectuer le suivi de l'émission rémanente.
Ils transmettent au sol, via le réseau d'antennes VHF, les informations concernant le sursaut détecté : coordonnées, intensité, etc.
Les Ground Follow-Up Telescopes (GFT) situés au Mexique et en Chine effectuent ensuite le suivi des émissions prompte et rémanente.

Concrètement, à l'instant To, le détecteur de sursauts gamma de SVOM (ECLAIRs) est déclenché par un sursaut. A To + (10 sec => 1 min), les coordonnées célestes du sursaut et la boîte d'erreur sont transmises par le satellite au French Science Center (Centre Scientifique Français) par l'intermédiaire d'une station VHF en visibilité directe du satellite (le réseau est construit de sorte qu'il y en ait toujours une) pour un suivi au sol par les Ground Follow-Up Telescopes (GFT) dans les domaines visible et infrarouge (bandes spectrales BVRIJH). Les GFT sont chargés de mesurer avec précision les coordonnées équatoriales célestes du sursaut, l'évolution photométrique des émissions prompte et rémanente dans plusieurs bandes spectrales (du visible au proche infrarouge) et de fournir une estimation de son redshift (décalage vers le rouge) photométrique. Les instruments spatiaux, une fois orientés en direction du sursaut, effectuent son suivi dans les domaines X, visible et infrarouge. Ils sont chargés de fournir les coordonnées plus précises du sursaut, de mesurer la courbe de lumière et les paramètres spectraux des émissions prompte et rémanente du sursaut détecté par ECLAIRs ainsi que la durée totale du sursaut (To +++).

Le French Science Center constituera le lien entre les observations effectuées par la mission (au sol et dans l'espace) et la communauté astronomique internationale. Ses principales fonctions seront :

• la gestion en temps réel de l'alerte sursaut : diffusion des messages d'alerte vers les observatoires sol (télescopes robotisés tels que les GFT) pour le suivi sol de l'événement céleste détecté par les instruments spatiaux, vers le réseau international GCN (Gamma-ray burst Coordinates Network) et vers le réseau de l'Observatoire Virtuel (VOEvent) ;
• la gestion en temps différé des résultats scientifiques : production, archivage et diffusion des résultats scientifiques. Les informations concernant chaque sursaut gamma (localisation, images, spectres, courbes de lumière) seront mises à disposition de la communauté internationale par le biais d'un portail Web.

Les VOEvents : Standard Information Packets

Les VOEvent constituent un nouveau mode de stockage, de diffusion, de publication et d'archivage d'informations relatives à la découverte d'un événement céleste transitoire (sursauts gamma, ondes gravitationnelles, supernovae, etc.) devant faire l'objet d'un suivi par des télescopes au sol. Ils constitueront le mode de communication privilégié (exclusif) entre le French Science Center et le F-GFT (French Ground Follow-up Telescope) situé au Mexique. Ainsi donc, le F-GFT recevra, sous forme de VOEvent, des messages d'alerte en provenance du French Science Center contenant des informations relatives à l'instant de détection du sursaut (T0), à sa position et à son intensité (flux de photons). Après avoir effectué le suivi au sol du sursaut gamma détecté par les instruments spatiaux, le F-GFT émettra à son tour (à T0 + 5min) un VOEvent en direction du French Science Center contenant les résultats de ses observations : coordonnées précises du sursaut, magnitude photométrique, redshift photométrique, images de la zone du ciel photographiée, confirmation ou non de l'alerte GRB, etc.

Informations échangées entre le French Science Center et le F-GFT sous la forme de VOEvent.

Les VOEvent sont des messages au format XML (eXtensible Markup Language) dont la syntaxe est constituée de balises notées Who, What, WhereWhen, How, Why, Citations, Description et Reference contenant les informations suivantes :

• « Who » : identification de l'auteur du message
• « What » : type d'événement céleste détecté
• « WhereWhen » : coordonnées spatio-temporelles de l'événement céleste détecté
• « How » : configuration de l'instrument détecteur
• « Why » : hypothèse concernant l'origine de l'événement + probabilité de l'hypothèse envisagée
• « Citations » : suivi de l'événement céleste par des télescopes au sol
• « Description » : description de l'événement céleste en langage humain
• « Reference » : référence à un contenu externe (catalogues, images)

Le fonctionnement du F-GFT

Le suivi des sursauts gamma détectés par le télescope spatial ECLAIRs constituera une part seulement des missions du F-GFT. Le reste du temps, c'est-à-dire la majorité du temps, le F-GFT sera utilisé pour observer d'autres types d'événements et d'objets célestes. Ainsi donc, le F-GFT recevra non seulement des messages d'alerte (VOEvent) en provenance du French Science Center dans le cadre de la mission SVOM, mais également des GCN Notices en provenance de la communauté des GRB (Gamma-Ray Burst) et des requêtes de type « routine » en provenance d'astronomes du monde entier. A ces requêtes observationnelles s'ajouteront divers messages d'alerte en provenance des éléments de l'observatoire (coupole, télescope, caméras), des capteurs météorologiques locaux ainsi que des ordres de maintenance formulés par les techniciens du F-GFT.

Les différents types de messages « entrants ».

Au total, sept types de messages « entrants » parviendront au F-GFT. Des messages aux formats et aux contenus différents qu'un analyseur syntaxique se chargera d'interpréter puis de stocker dans une base de données. Une priorité P sera affectée à chacun de ces messages entrants. De façon générale, P (Alerte Meteo) > P (Alerte Observatoire) > P (Alerte SVOM) > P (GCN Notices) > P (Requête Routine) > P (Maintenance).

• lorsque le Soleil se trouvera au-dessus de l'horizon, les alertes en provenance des capteurs météorologiques et de l'observatoire seront traitées et exécutées, ainsi que les ordres de maintenance, dans l'ordre de leurs priorités. Les VOEvents, GCN Notices et Requêtes de type routine seront stockés pour traitement ultérieur ;
• lorsque le Soleil se trouvera sous l'horizon, si les conditions météorologiques le permettent et si tous les éléments de l'observatoire fonctionnent correctement, les requêtes d'observation seront traitées et exécutées, dans l'ordre de leurs priorités : P (Alerte SVOM) > P (GCN Notices) > P (Requête Routine). Le télescope sera orienté en direction de l'événement à observer, des clichés seront pris dans les domaines visible et infrarouge puis traités et enfin stockés dans une base de données.

Dans le cas d'une alerte GRB, un message de type VOEvent contenant les résultats d'observation du sursaut gamma en question sera renvoyé au French Science Center (s'il s'agit d'une alerte SVOM) ou à la communauté des GRB.

La comparaison entre les clichés pris par les caméras du F-GFT et les images de fond de ciel
constituées à partir du catalogue NOMAD (dans les domaines visible et infrarouge) permettra
de détecter l'existence ou non d'un sursaut gamma et donc de confirmer ou non l'alerte GRB.