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HESS

De HESS à HESS2

La phase 2 de l’expérience HESS devait être complétée au second semestre 2010, avec la mise en oeuvre du cinquième miroir de 28 m de diamètre.

Le télescope fonctionnera en mode mono avec ce miroir uniquement pour les photons d’énergie comprise entre 20 GeV et 50 GeV. Pour les photons au delà de 50 GeV, le télescope fonctionnera en mode stéréo, en conjuguant ce miroir avec les quatre autres miroirs de 13 m de diamètre qui constituent la phase 1 du télescope HESS.

La sensibilité de HESS sera accrue de manière significative, d’une part en étendant sa gamme dynamique à basse énergie en deçà de 100 GeV, d’autre part en améliorant environ d’un facteur deux la résolution angulaire intrinsèque (point spread function), augmentant ainsi le rapport signal/bruit et les détails morphologiques des sources.

Durant la période 2011-2014, le groupe assurera la mise en oeuvre, la maintenance sur le site et l’analyse des données de l’étalonnage de la caméra du cinquième télescope, et prendra part au fonctionnement du télescope sur place.

Ces progrès profiteront tout particulièrement à l’étude des objets Galactiques sur lesquels se concentre le groupe HESS du laboratoire : vestiges de supernovae, interaction avec des nuages moléculaires, amas d’étoiles massives, nébuleuses de pulsars, activité soulignée par la coresponsabilité du groupe de travail « vestiges de supernovae, pulsars, plérions » de la collaboration HESS.

Un objectif scientifique majeur de l’astronomie gamma de très haute énergie concerne la recherche des sources des rayons cosmiques Galactiques, par le biais de l’émission gamma hadronique qui doit leur être associée.

HESS a effectivement détecté plusieurs vestiges de supernovae, principaux candidats comme sources de ce rayonnement cosmique.

Cependant, des incertitudes persistent sur la nature du rayonnement gamma observé, qui pourrait également provenir d’électrons de haute énergie par le processus Compton inverse.

Les sources de rayons gamma associées à l’interaction d’un vestige de supernova avec un nuage moléculaire, l’un des sujets de recherche importants du groupe, suggèrent plus fortement une signature d’émission hadronique. L’étude de la morphologie de ces sources menée par le groupe est cruciale pour leur interprétation et bénéficiera de l’amélioration de la résolution angulaire apportée par HESS2.

D’autres sources ont été proposées pour le rayonnement cosmique Galactique, en particulier les “superbulles ” associées aux amas d’étoiles massives. Quelques sources de rayons gamma associées à de tels amas ont été découvertes, et leur recherche se poursuivra avec HESS2.

L’équipe bénéficiera pour leur étude d’une expertise théorique sur les processus d’accélération collectifs en jeu dans ces objets, ainsi que des travaux de l’équipe Astrophysique Stellaire dans la caractérisation des amas d’étoiles massives.

Les nébuleuses de pulsars constituent la catégorie la plus nombreuse de sources Galactiques détectées par HESS. Leur émission est vraisemblablement de nature leptonique, et ces objets contribuent sans doute significativement aux électrons et surtout positons cosmiques de très haute énergie.

Les travaux d’interprétation du groupe portent d’une part sur les processus d’accélération et le spectre des électrons et positons, et d’autre part sur l’évolution hydrodynamique de la nébuleuse au sein du vestige de sa supernova, deux aspects essentiels pour la prédiction du rayonnement cosmique leptonique.

Le gain en sensibilité de HESS2 permettra une étude plus complète de ces différentes populations d’objets, et le groupe poursuivra dans ce but son implication dans le relevé du plan Galactique par HESS.

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