SVOM révèle l’enfance cataclysmique de l’Univers
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SVOM révèle l’enfance cataclysmique de l’Univers
Un an seulement après le début de ses opérations scientifiques, la mission franco-chinoise SVOM1 est déjà un succès ! « Dépassant largement nos attentes, ses performances ont permis de faire plusieurs premières observations intéressantes », se réjouit Susanna Vergani, directrice de recherche CNRS, astrophysicienne au Laboratoire d’étude de l’Univers et des phénomènes extrêmes2, impliquée dans ce projet.
Ce programme, lancé en juin 2024, a pour mission de traquer des évènements cosmiques extrêmes, les sursauts gamma, ou GRB [6] (de l’anglais « Gamma Ray Burst »)». Il est porté par les agences spatiales chinoise (CNSA) et française (Cnes), avec la collaboration, en France, du Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) et du CNRS.
Des émissions d’énergie colossales
Les sursauts gamma sont visibles uniquement depuis l’espace, car bloqués par l’atmosphère terrestre. Ces phénomènes indétectables à l’œil nu se manifestent par de fugaces mais colossales émissions d’énergie. En quelques secondes, ils libèrent plus d’énergie que le Soleil durant toute sa vie !
Provenant des profondeurs du cosmos, ils sont le reflet de phénomènes cataclysmiques. Certains, appelés « sursauts gamma courts », durent moins de 2 secondes. Ils sont émis lors de la fusion de deux étoiles à neutrons – des astres principalement formés de neutrons (particules neutres électriquement composant le noyau des atomes) – ou d’une étoile à neutrons avec un trou noir [7] (objet céleste très dense d’où même la lumière ne peut s’échapper).
D’autres sursauts gamma sont libérés lors de l’effondrement d’une étoile massive, dont la masse peut atteindre 250 fois celle du Soleil. On parle alors de « sursauts longs », car leur durée va de 2 secondes à plus de 10 minutes.
Un moyen unique pour étudier les débuts du cosmos
Interagissant peu avec le milieu interstellaire, les sursauts gamma se propagent sur de très grandes distances. Résultat, ils peuvent être observés à des époques très reculées. Certains ont été émis alors que l’Univers avait moins de 1 milliard d’années, soit environ 5 à 10 % de son âge actuel.
Ils constituent donc « un moyen unique pour savoir à quoi ressemblaient les toutes premières étoiles et les premières galaxies de notre cosmos et leur environnement, et pour déterminer quand et comment sont apparus les éléments lourds qui constituent le monde actuel et notre corps, tels l’oxygène, le fer, le carbone ou l’or, et en combien de temps cet “enrichissement” s’est fait. Cela – point important – grâce à des preuves observationnelles, et non seulement des modèles théoriques », souligne Susanna Vergani. De quoi espérer préciser la chronologie et les acteurs de l’évolution chimique de notre Univers, et donc de nos origines.
Mais l’étude des sursauts gamma a un autre intérêt scientifique, poursuit l’astrophysicienne : « améliorer notre compréhension de la physique des hautes énergies ». En effet, dans ces éclairs cosmiques, la matière est éjectée à une vitesse proche de celle de la lumière. Ce qui offre des conditions physiques extrêmes, impossibles à reproduire sur la Terre.
SVOM orbite à 625 km au-dessus de nos têtes. Il a emporté quatre instruments de pointe capables de scruter le ciel en continu afin d’y repérer des sursauts gamma et de les localiser. Ce qui permet aux observatoires astronomiques du monde entier de pointer rapidement sur ces derniers pour les étudier malgré leur brièveté.
Une dizaine de laboratoires CNRS impliqués
Deux des outils à bord de SVOM sont français. Le télescope ECLAIRs est capable de détecter et localiser les sursauts gamma dans la bande des rayons X et des rayons gamma de basse énergie (de 4 à 150 kiloélectronvolts – keV). Et le télescope MXT (Microchannel X-ray Telescope) observe des sursauts gamma dans le domaine des rayons X mous (de 0,2 à 10 keV).
Le développement de ces deux outils a impliqué pas moins d’une dizaine de laboratoires CNRS travaillant à Paris, Marseille, Toulouse, Montpellier et Strasbourg. C’est notamment le cas du laboratoire Astroparticule et cosmologie (APC)3, à Paris, qui a réalisé un outil clé d’ECLAIRs, le « masque codé ».
« Fruit de 12 années de développement, cet élément unique permet de détecter et de localiser des sources de basse énergie (à partir de 4 keV, contre 15 keV jusqu’alors). Ce qui fait d’ECLAIRs le premier télescope gamma capable d’observer ces basses énergies avec un grand champ de vue », développe Cyril Lachaud, responsable SVOM au laboratoire APC. Concrètement, « il s’agit d’une plaque métallique de tantale, de 0,6 mm d’épaisseur, percée de trous, qui absorbe les rayons X et gamma. Lorsqu’une source de rayons gamma éclaire le dispositif, les photons ne traversent que les ouvertures du masque et projettent sur le plan de détection une ombre codée. Celle-ci permet ensuite d’en reconstituer la direction. »
Instruments complémentaires
Les deux autres instruments de SVOM sont de conception chinoise. Il s’agit du détecteur de sursaut gamma GRM (Gamma Ray Burst Monitor), pour mesurer le spectre des sursauts à haute énergie (de 15 keV à 5000 keV) et du télescope VT (Visible Télescope), opérant dans le domaine visible.
La mission repose aussi sur des instruments au sol destinés à compléter les observations depuis l’espace : l’ensemble de caméras à grand champ GWAC (Ground-based Wide Angle Camera) et les télescopes robotiques GFT (Ground Follow-up Telescope), notamment le French-Mexican-GFT Colibrí, auquel ont contribué des laboratoires CNRS.
Un fonctionnement exceptionnel
En pratique, après détection et localisation d’un sursaut gamma par le télescope ECLAIRs, une alerte entraîne l’alignement du satellite SVOM dans l’axe du sursaut et les observations de suivi par les télescopes MXT et VT ainsi que par ceux au sol. Les données sont alors transmises en temps réel à la salle de contrôle de la mission. Celle-ci peut dès lors lancer une alerte vers de grands observatoires mondiaux, comme le VLT, au Chili, ou le GTC, aux Canaries. L’étude du sursaut peut alors commencer.
Jusqu’à présent, « SVOM a montré un fonctionnement exceptionnel. Et ce, à tous les niveaux de sa chaîne d’observation, depuis ses instruments embarqués jusqu’aux télescopes au sol et à la coordination de ses équipes », relève Susanna Vergani.
Entre avril 2025 et fin avril 2026, la mission a démontré tout son potentiel en détectant plus de 280 sursauts gamma, dont 17 % sont courts. De plus, près de 50 % des sursauts gamma détectés par ECLAIRs ont permis une mesure de leur distance, contre moins de 30 % avant SVOM. Un résultat important, car « la distance permet de savoir quelle est la vraie énergie des sursauts gamma et donc de les caractériser plus précisément », explique Susanna Vergani.
La supernova la plus lointaine jamais détectée !
Parmi les trophées au tableau de chasse de SVOM, il en est un exceptionnel – le sursaut GRB 250314A, détecté le 14 mars 2025, d’où son nom de code. Le télescope spatial James Webb (JWST) [14] a montré qu’il est associé à une supernova [15], c’est-à-dire une explosion stellaire cataclysmique marquant la fin de la vie d’une étoile et qui libère un éclair de lumière d’une puissance inouïe.
Cet évènement s’est produit il y a 13,1 milliards d’années, soit dans la toute petite enfance de l’Univers, quand il avait moins de 700 millions d’années. Puis sa lumière a franchi les premières galaxies, traversé l’Univers en expansion… avant de parvenir à ECLAIRs. « Ce sursaut gamma a permis de détecter la supernova la plus lointaine jamais détectée », souligne Susanna Vergani.
Mais ce n’est pas tout ! SVOM a aussi détecté un phénomène spectaculaire, décrit au début de 20264 : une explosion thermonucléaire à la surface d’une étoile à neutrons. Le 10 janvier 2025, l’instrument ECLAIRs a repéré un sursaut X thermonucléaire provenant de la source céleste 4U 0614+091, un système binaire formé d’une étoile à neutrons et d’une étoile compagnon situé à environ 10 000 années-lumière de la Terre.
Ces deux étoiles étant très proches l’une de l’autre, sous l’effet du champ gravitationnel intense de l’étoile à neutrons, la matière de l’étoile compagnon vient progressivement s’accumuler à la surface de la première. Et quand cette matière devient assez chaude et dense, elle s’enflamme, induisant une explosion thermonucléaire observable pendant quelques dizaines de secondes sous la forme d’un sursaut intense de rayons X. Depuis, SVOM a recensé plus de 150 autres explosions thermonucléaires de ce type.
Au-delà des sursauts gamma
« Ces observations démontrent la capacité de SVOM à étudier non seulement les sursauts gamma, mais aussi d’autres évènements violents survenant notamment dans notre galaxie », commente Alexis Coleiro, chercheur au laboratoire APC et responsable du programme « Science observatoire » de SVOM, à savoir la science non liée aux sursauts gamma.
« Le ciel de haute énergie est une sorte de sapin de Noël, illustre Alexis Coleiro, avec une multitude de sources énergétiques qui clignotent en permanence. Celles-ci peuvent être des sursauts gamma, mais aussi d’autres phénomènes associés à des objets compacts, comme des trous noirs ou des étoiles à neutrons. Or, du fait de son large champ de vision, l’instrument ECLAIRs peut aussi voir ces autres sources. »
Au total, à la fin du mois de mars 2026, SVOM avait déjà mené à la publication de 4 articles concernant les sursauts gamma et de 4 relatifs à la science observatoire. Et plus de 40 autres devraient paraître dans les prochains mois. Ainsi que tout un numéro spécial de la revue scientifique Research in Astronomy and Astrophysics dédié à la mission et à ses premiers résultats scientifiques.
SVOM devrait durer encore au moins deux ans et pourrait être prolongée jusqu’à 10 ans de plus. Sa moisson ne fait donc que commencer !
Consultez aussi
Un satellite à l’affût des sursauts de l’Univers [17]
Quand la science a la tête dans les étoiles [18] (dossier)
- 1. Pour « Space-based multi-band astronomical Variable Objects Monitor (moniteur astronomique multi-bandes des objets variables basé dans l’espace) ».
- 2. Lux, unité CNRS/Observatoire de Paris-PSL/Sorbonne Université.
- 3. Unité CNRS/Université Paris-Cité.
- 4. S. Le Stum, et al, « Detection of Oscillations in a Type I X-Ray Burst of 4U 0614+091 with SVOM/ECLAIRs », The Astrophysical Journal Letters, 2026 : https://doi.org/10.3847/2041-8213/ae3174 [19]
Voir aussi
