À propos

L’instrument ECLAIRs a pour objectif principal la détection et la localisation des sursauts gamma, qui se manifestent sous forme de flashs de rayons X et gamma qui peuvent durer de quelques centièmes de seconde à quelques milliers de secondes. Les sursauts gamma sont la manifestation d’explosions cosmiques géantes qui se produisent lorsque le cœur d’une étoile massive s’effondre en trou noir ou lorsque deux astres compacts, comme des étoiles à neutrons, qui tournent l’un autour de l’autre finissent par fusionner en formant là encore un trou noir. Étant extrêmement lumineux ces phénomènes sont visibles à de très grandes distances de la Terre et permettent donc d’explorer des régions de l’univers difficiles à observer autrement. Le rôle d’ECLAIRs dans la mission SVOM est crucial puisque c’est la vigie qui doit détecter et localiser les sursauts gamma qui se produisent dans son champ de vue qui couvre environ 15% du ciel.



La construction d’images du ciel dans le domaine des rayons X durs nécessite des dispositifs particuliers car il est très difficile de dévier les rayons X durs. Une technique souvent utilisée est celle des imageurs à masque codé. Ces instruments basés sur la projection d’ombres (comme les cadrans solaires) permettent de projeter l’ombre d’un masque spécialement conçu (cf. Figure 2) sur un plan imageur. On conçoit facilement que l’image ainsi créée dépend de la position des sources dans le ciel et que l’apparition d’une nouvelle source (par exemple un sursaut gamma), va immédiatement se traduire par un changement du motif projeté sur le plan de détection. La détection automatique des variations de l’image enregistrée permet ainsi la détection des sursauts gamma, qui sont aussitôt localisés à bord en construisant une image du ciel qui va révéler la nouvelle source. Cette méthode d’imagerie du ciel nécessite toutefois d’importantes études préliminaires pour concevoir un instrument optimisé (nombre et dimension des pixels détecteurs ; dimension et position des trous du masque ; distance masque-détecteur ; dimension du champ de vue, etc.).

Les principaux composants de l’instrument ECLAIRs sont présentés sur le schéma de gauche de la figure 2. Au sommet, le masque codé constitué d’un millier d’éléments opaques ou transparents d’environ 1 cm de côté permet de bloquer ou de laisser passer les rayons X selon leur direction d’arrivée. 46 cm plus bas se situe le plan de détection constitué de 6400 détecteurs de 4 mm de côté. Celui-ci est caché sur le schéma, mais il est montré sur la photo à droite. Les détecteurs sont lus par 200 circuits ASIC (1 pour 32 détecteurs) connectés à des électroniques de codage des temps, des positions et des énergies, qui peuvent aussi identifier les coïncidences entre plusieurs événements arrivant simultanément sur le plan de détection (en gris sur le schéma). Un blindage en plomb permet de supprimer les photons venant de sources situées en dehors du champ de vue, qui ne sont pas codés par le masque et ajoutent donc du bruit. Le boîtier noir est «le cerveau» de l’instrument, c’est le calculateur embarqué en charge du contrôle-commande de l’instrument et des calculs nécessaires à la détection et à la localisation des sursauts. Enfin, un radiateur en brun clair permet de refroidir les détecteurs à -20°C, une température idéale pour diminuer leur niveau de bruit.




Les performances de l’instrument sont présentées dans la table ci-dessous.