GEPI

La génération actuelle des télescopes Cherenkov au sol a ouvert le nouveau domaine de l’astronomie gamma des très hautes énergies, en démontrant la richesse de notre cosmos aux énergies du Tera-électronVolt (de quelques GeV à plusieurs TeV), soit bien au-delà des rayons gamma. Les découvertes récentes des expériences HESS, MAGIC et VERITAS ont conduit la communauté scientifique internationale à s’engager dans un projet de très grand réseau Cherenkov, CTA (Cherenkov Telescope Array), pour approfondir l’étude du cosmos aux énergies extrêmes grâce à un saut d’un ordre de grandeur en sensibilité et une amélioration de l’ensemble des performances. Mais parvenir à ce but requiert de trouver des solutions techniques et ce, dans plusieurs domaines (mécanique, électronique...). C’est tout l’objet du projet GATE : explorer des voies de recherche susceptibles de rendre possible l’extraordinaire projet qu’est CTA.
GATE consistait en la construction d’une plate-forme d’équipements de l’astronomie Cherenkov en Ile de France. Dans une première phase, la construction et les tests de ces équipements ont participé aux travaux de prototypage conduits dans la perspective de CTA pendant sa phase préparatoire (2010-2013). Dans une deuxième phase, à partir de 2014, ces équipements ont été mis à la disposition des laboratoires et des instituts, en tant que bancs de tests.

Cinq laboratoires franciliens étaient concernés, chacun développant un élément de télescope Cherenkov :
–  structure de télescope (LUTH-GEPI/OP), nommé SST-GATE
–  mécanique de caméra (LLR/X)
–  démonstrateur de caméra (LPNHE/P6)
–  réseau de scintillateurs (APC/P7)
–  module énergétique (IRFU/CEA)

Le projet « structure du télescope » (SST pour Small Structure Telescope, petite structure de télescope car CTA requiert des grands, moyens et petits télescopes) consiste à démontrer qu’un télescope de type Schwarzschild-Couder de 4 mètres de diamètre, jamais construit auparavant, peut être une solution innovante et présente un intérêt indéniable de R&D en astronomie Cherenkov, car il peut répondre à plusieurs motivations scientifiques de CTA.
Ce genre de structure, initialement proposée par André Couder, alors futur directeur du laboratoire optique de l’OP n’a de fait jamais été construit en astronomie optique. Cependant, sa qualité optique de système aplanatique, sans coma ni aberrations sphériques, offre la possibilité de grands champs, sans introduire de correcteurs de champ… Tout le besoin de CTA !

La construction de ce prototype (voir photo), qui a été inauguré en décembre 2015 (voir ici), a permis de démontrer que les performances calculées sont accessibles avec les technologies actuelles avec, à la clé, la possibilité de proposer au consortium CTA un type de télescope qui permet d’améliorer les performances globales. Le prototype nécessite d’être terminé en complétant le miroir primaire (M1) avec les six panneaux initialement prévus, de façon à pouvoir être utilisé dans le cadre d’une école doctorale. Grâce à ce prototype fonctionnel, la France a été en mesure de montrer son savoir-faire technique à CTA et participera à la conception mécanique des futurs CTA-SST. Le rayonnement de l’Observatoire de Paris est assuré au sein du consortium, mais également à l’international en proposant pour la première fois à des étudiant d’effectuer des observations dans le domaine des THE.

31 pays sont aujourd’hui impliqués dans le projet CTA, regroupant plus d’un millier de personnes. Un tel engouement pour un aussi gros projet s’explique par l’énorme potentiel de découvertes dans plusieurs domaines de l’astronomie et de l’astrophysique, ainsi qu’en physique fondamentale. Citons trois questions-clé qui seront spécialement explorées par CTA :

1. l’origine des rayons cosmiques et leur rôle dans l’univers

2. la nature et la variété de l’accélération des particules autour des trous noirs

3. la nature ultime de la matière et la physique au-delà du système standard

Ces travaux sont menés avec le soutien de :