SVOM: A Chinese-French GRB mission SVOM: A Chinese

SVOM: A Chinese-French
GRB mission
Olivier Godet/Guillaume Nasser
On behalf the SVOM team
Space-based multi-band Variable Object Monitor
Science rationale
GRB phenomenon
GRB physics
Diversity and unity of GRBs (high-z GRBs & sub-luminous GRBs)
Acceleration and nature of the relativistic jet
Radiation processes
The early afterglow and the reverse shock
GRB progenitors
The GRB-supernova connection
Short GRB progenitors
Cosmology
Cosmological lighthouses (absorption systems)
Host galaxies
Tracing star formation
Re-ionization of the universe
Cosmological parameters
Fundamental
physics
Origin of high-energy cosmic rays
Probing Lorentz invariance
Short GRBs and gravitational waves
Possible synergy (horizon 2020): (electromagnetic) JWST, E-ELT, ALMA, SKA, LOFAR, CTA
(non-electromagnetic) Advanced Ligo/Virgo, IceCube, KM3
SVOM observation strategy
Orbit: LEO (625-650 km) with an inclination of ~30 o & Anti-Sun pointing
Avoidance of the Galactic Centre, the Moon & Sco X-1
Duty cycle per orbit ~ 56% due to SAA crossing &
Earth crossing
Most of the GRBs (up to 75-80%) detected by SVOM to be well above the horizon
of large ground based telescopes all located at tropical latitudes
SVOM observation strategy
Orbit: LEO (625-650 km) with an inclination of ~30 o & Anti-Sun pointing
Avoidance of the Galactic Centre, the Moon & Sco X-1
Duty cycle per orbit ~ 56% due to SAA crossing &
Earth crossing
Most of the GRBs (up to 75-80%) detected by SVOM to be well above the horizon
of large ground based telescopes all located at tropical latitudes
SVOM science payload
a combination of a multi-wavelength space payload with a dedicated ground
NIR/optical instruments
Ground segment
Space payload
GWAC
GFT-1
OFT
Robotic telescopes
T0 = detection of a GRB
by ECLAIRs
ECLAIRs (< 12' @ 90% c.l.)
VT, OFT, GFT
MXT
20’’
Alerts sent via VHF network spread around the SVOM
orbit (< T0 + 1 min)
Pointing: < T0 + 5 min
Energy coverage
(4-150 keV)
(0.2-10 keV)
(V & R)
Prompt phase
Afterglow phase
(B,V,R,I)
(B,V,R,I,J,H)
(low-resolution spectro)
Intensity
(50 keV- 5 MeV)
Excellent follow-up of
the prompt emission
from optical to MeV &
the AG emission from
optical to X-rays
Broad-band coverage
for non-GRB science
through ToOs and key
programs
ECLAIRs: the GRB trigger camera
Estimated GRB detection rate:
●
●
GRB detection rate: ~ 70 long GRBs/yr
(using Butler et al. 2010 work)
+ ~10% to take the short GRB population
into account
0.96
Comparison of sensitivity for the GRB prompt emission
ECLAIRs low-energy threshold = 4 keV
ECLAIRs expected to be more sensitive
than Swift-BAT for GRBs whose peak
energy is < 20 keV
z>5
~4% of ECLAIRs GRBs predicted to be
high-z GRBs (z > 5)
ECLAIRs: the GRB trigger camera
I-PI = IRAP
Maîtrise d'oeuvre = CNES
APC
CEA-Saclay
(+ UGTS)
IRAP
•Mask aperture = 50%
•Mask-to-detection plane distance = 36 cm
•Geometrical surface ~1000 cm2
•Effective Area @ 4keV = 150 cm2
•FOV = 2 sr
•Energy range = 4-150 keV
•Localisation accuracy < 12 arcmin (90%
conf.)
ECLAIRs: the GRB trigger camera
I-PI = IRAP
Maîtrise d'oeuvre = CNES
Contribution IRAP
detection plane DPIX / front-end electronics
APC
CEA-Saclay
(+ UGTS)
IRAP
•Mask aperture = 50%
•Mask-to-detection plane distance = 36 cm
•Geometrical surface ~1000 cm2
•Effective Area @ 4keV = 150 cm2
•FOV = 2 sr
•Energy range = 4-150 keV
•Localisation accuracy < 12 arcmin (90%
conf.)
ECLAIRs Instrument Center
Suivi des opérations
Génération des commandes
Surveillance moyen et long terme
Etalonnage de l’instrument
Maintien du logiciel de bord
Support aux scientifiques (BA)
Chercheurs et ITA potentiellement impliqués sur le
projet : O. Godet, J. Platzer, P. Ramon, W. Marty, E.
Pallier
ECLAIRs: DPIX
●
●
●
●
●
DPIX: ECLAIRs detection plan
Gamme : 4 – 150keV
80x80 schottky CdTe pixels (≈1000cm2) cooled
@ -20°C
200 XRDPIX
Front-End Electronics (ELS) provides to the
DPU calibrated events (time, energy)
XRDPIX
Schedule:
Building/test of a proto-DPIX (1600 pixels + 2 ELS) : 2014-2016
Fabrication XRDPIX FM : 2014-2016
ECLAIRs: DPIX
Chef de Projet
R. Pons
20%
1
Responsable Scientifique local
J-L Atteia
8
Equipe Système
C. Amoros 1, K. Lacombe 1
D. Rambaud 1, V. Waegebaert
R. Pons 1, J-L Atteia 8
O. Godet 6
Responsable
Simulations et étalonnages
O. Godet
6
Assistante de Projet
P. Ramon 3 20%
Détecteurs
O. Godet
6
Critères de tri
G. Nasser
7
Banc de tests
CDD
Electronique
40%
V. Waegebaert
Hybridation
60%
K. Lacombe 1
ASIC CEA
O. Gevin
F. Lugiez
Support CNES
4
Banc de tests
B. Houret
&
Expertise
K. Lacombe
1
CDD
Assurance Produit
S. Bordon 20%
Prestataire
Architecture
électronique
Electronique
Analogique
J-A. Martin3
CDD
3
4
Expertise
J-L Atteia 8
O. Godet 6
G. Nasser 7
Câblage
Prestataire
Tests/
Intégration
CDD 4
Electronique
Numérique/EGSE
5%
D. Rambaud 1
Mécanique
10%
C. Amoros 1
3
V. Waegebaert
Hybride
3
3
Architecture
mécanique
C. Amoros 1
Enrobage/
MGSE
4
E. Lecomte
G. Rouaix 1
Thermique
Sous-traitance
Intégration
CDD
3
AIT/AIV
R. Pons
1
Logiciels
10%
W. Marty
Prestataire
Etalonnages
Electronique
Numérique
AIT/AIV
G.
Nasser 7
C. Amoros 1
K. Lacombe 1
B. Houret 3
J-A. Martin3
CDD
J-L Atteia 8
O. Godet 6
G. Nasser 7
Support CNES
Banc de
calibration
CDD 3
CEM
Expertise
Support CNES
P. Mandrou
Composants
Micro X-ray channel plate Telescope
MXT = refine the GRB position & sampling of the X-ray flux over time
I-PI = CEA-Saclay
Maîtrise d'oeuvre = CNES
Univ. of Leicester (UK)
IRAP contribution
DPU (Automatic GRB localization)
LAM
Simulated MXT light-curves based on Swift-XRT GRB
light-curves with different brightness
●
●
●
●
Chef de projet : D. Rambaud
Resp. scient. : O. Godet
Positioning accuracy (90% cl.l) < 17'' for
50% of the detected GRBs
CEA-Saclay
MPE & Univ. Tubbingen (Germany)
Detection of virtually all ECLAIRs GRBs
provided a fast repointing (1st orbit)
Detection of the X-ray AG emission up to
T0+105 s provided integration over a few
orbits
Sensitivity (5σ) = 10-10 erg cm-2 s-1 @ 10 s
2x10-12 erg cm-2 s-1 @ 10 ks
energy range = 0.2-10 keV
Effective area ~ 50 cm2 @ 1.5 keV
• FOV = 64’ x 64’
• Readout time = 100 ms
• FWHM ~ 75 eV @ 1keV
• focal length = 1 m
•
•
Optical instruments
Refinement of the GRB position, sampling
of the X-ray flux over time & constraint
of the GRB redshift
Limiting magnitude
GFT
VT
GWAC*
21.5 (R) in < 1 min (10σ)
~ 23.4 (R) in 1 ks (10σ)
~ 23 (V) in 300s (10σ)
~ 15 (R) in 10s (5σ)
OFT
VT
1 minute
* During full moon nights
The intrinsic cumulative GRB apparent optical
afterglow distribution
OCEVU Fast Telescope
Collaboration France-Mexique
●
Télescope robotique de 1.2 m (TBC) à installer à San Pedro Màrtir (Mexique)
●
Spectral coverage = B, V, R, I & J, H
●
Maybe a low resolution optical spectrometer?
●
FoV = 21' x 21'
●
Possible funding from OCEVU (on-going)
L’infrastructure de l’observatoire
robotique comprend : le bâtiment, le
dôme,
et
les
équipements
nécessaires au fonctionnement du
télescope et au contrôle de son
environnement.
Le télescope équipé est un ensemble
comprenant un télescope robotique
alt-azimutal de type Cassegrain
équipé d’un miroir primaire de 1,2 m
(TBC), la bonnette avec les optiques
imageantes pour les 2 voies, visible
et IR.
OCEVU Fast Telescope
Contribution IRAP
Centre de contrôle associé à l’observatoire.
Le système conduit les opérations de
manière totalement autonome et automatisée
sans interaction humaine. Expertise acquise
sur les télescopes TAROT.
●
●
Caméra proche IR CAGIRE
Chercheurs et ITA de l’IRAP impliqués sur le
projet :
•
J.L. Atteia, A. Klotz, J.F. Le Borgne
•
E. Pallier (resp. Développement logiciel) J.
Platzer
•
A. Burlacu (stagiaire)
•
•
Activités réalisées : analyse des besoins
et préparation d’un plan de développement
préliminaire
Activités en cours : spécifications
détaillées du logiciel et mise en place des
outils de développement logiciel
Status of the mission
●
Février 2012 : gel du projet en France
➢
Les développements instrumentaux les plus critiques restent soutenus par le CNES
Février 2013 : proposition Chinoise de fournir le lanceur et la plateforme
satellite
●
●
Mars 2013 – Mars 2014 : Instruction du dossier « SVOM-2 » par la France
➢
➢
➢
Instruction scientifique : Groupe Astro (04/13 et 05/13), CERES (06/13) et CPS
(07/13): OK !
Instruction technique : réunion en Chine (04/13) point clé au CNES (09/13), puis revue
“DeltaPRR” en Chine (10/13): OK, mais livraison de la charge utile française pas
possible avant 2018
Instruction politique en cours… plusieurs réunions France-Chine ont eu lieu dans les
dernières semaines ou sont prévues jusqu’à fin Mars
●
Résultat attendu au séminaire de prospective du CNES (20/03/2014)
●
Lancement dans le créneau 2020-2023

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