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Introduction

Cette page présente Celeste, un projet de reconversion de la centrale solaire Thémis en télescope Cerenkov pour les gamma cosmiques. Celeste détectera les photons cosmiques dans un domaine d'énergie inexploré actuellement. La différence du nombre de sources détectées emettant des photons d'énergie de l'ordre du GeV ou supérieure au TeV a deux origines:

le changement des méthodes de mesure, respectivement directes ( par satellites ) et indirectes par (détecteurs au sol) à basse et haute énergie.
les caractéristiques spécifiques des sources dans chaque bande d'énergie.

Un premier objectif pour Celeste est d'élargir le spectre d'énergie actuellement observé afin de:

mesurer les énergies de coupure possibles des sources connues.
rechercher d'autres sources d'émission trop faible, aux énergies du GeV, pour être observées par EGRET.

En résumé, la bande d'énergie entre 20 et 300 GeV n'a pas encore été explorée, et de nombreux résultats récents indiquent qu'elle constitue un champ d'investigation particulièrement riche. Notre but est de construire un instrument sensible à ce domaine d'énergie.
Dans un premier temps, nous comptons utiliser un nombre réduit d'héliostats (environ 40) afin de démontrer que le principe d'utilisation d'une centrale solaire du type de Thémis peut être adaptée à l'astronomie gamma (phase I). Ensuite, nous exploiterons une fraction importante des 168 héliostats disponibles sur le site (phase II) pour des études astrophysiques précises dans la bande d'énergie inexplorée.

CELESTE?

Celeste est un instrument destiné à l'astronomie gamma, il est sensible dans une gamme d'énergie encore inexplorée, (20-300) GeV.
Celeste est un instrument au sol qui détecte la lumière Cerenkov induite par les cascades électromagnétiques générées par les électrons interagissant dans la haute atmosphère.
Celeste utilise les miroirs et la tour de la centrale solaire Thémis dans les Pyrénées Orientales, afin de collecter la lumière Cerenkov.

QU'APPRENDRONS NOUS DE CELESTE?

Les rayons gamma vu par Celeste proviennent de différents types de sources. Les sources d'origine galactique sont par exemple des nuages de matière entourant les restes de supernova (SNRs), ou des pulsars et leur environnement.
Etrangement, les sources les plus brillantes émettant des gamma sont les objets connus les plus éloignés. Ce sont les noyaux actifs de galaxie (AGNs).
Celeste donnera le spectre d'énergie des photons émis par ces sources. Nous utiliserons ceux-ci afin de mieux cerner les mécanismes de production mis en jeux, l'absorption des photons dans le milieu extragalactique et aborder diverses questions cosmologiques.

POURQUOI 20 à 300 GEV?

Aucun détecteur actuel n'est capable de voir les rayons gamma cosmiques entre 20 et 300 GeV. Cependant depuis 1990, des instruments sensibles aux énergies voisines existent.
Le détecteur EGRET embarqué sur le satellite CGRO a donné une série d'informations de 100 MeV à 10 Gev.
La Technique Cerenkov Atmosphérique (ACT) fournit des informations au delà de 300 GeV. Cette méthode a été explorée par WHIPPLE puis confirmée par Asgat et Themistocle sur le site de Thémis, avec une technique différente. Le télescope CAT, lui aussi à Thémis, utilise la technique d'imagerie.
Des résultats combinés fournis par les satellites et les expériences au sol, nous savons que des dizaines de sources seront visibles entre 20 et 300 GeV et que cette partie du spectre d'énergie est particulièrement riche en informations.

DES CENTRALES SOLAIRES POUR L'ASTRONOMIE GAMMA.

La taille réduite de leurs miroirs interdit aux télescopes gamma actuels d'être sensibles aux énergies inférieures à 200 GeV. Abaisser le seuil d'énergie à 20 GeV exige de multiplier la surface de collection par 100!
Les centrales solaires construites au début des années 80 fournissent à l'astronomie gamma ces énormes surfaces de miroirs pour presque rien!
En plus de la collaboration Celeste, un groupe américain (collaboration STACEE) travaille sur la même idée en utilisant une centrale solaire dans le sud de la Californie.

QUI TRAVAILLE SUR CELESTE?

Les physiciens et astrophysiciens travaillant sur Celeste sont issus de l'IN2P3 et de l'INSU, (départements du CNRS en France), et de laboratoires et d'universités aux Etats-Unis et en République Tchèque.
Cliquer ICI pour voir la liste des auteurs et les adresses des différents labos impliqués.

Cette page est encore en cours d'élaboration. Patience pour la suite...

La version postscript (7.8 Mo) de la proposition du projet d'expérience est disponible.