Ecole de Physique des Astroparticules
23 -28 mai 2011
OHP, Saint Michel l'Observatoire
L’Astronomie Gamma

Introduction à l’astronomie gamma

Bernard DEGRANGE
Laboratoire Leprince-Ringuet (LLR)

Cours

Cette introduction a seulement pour but de présenter un panorama des thèmes de physique et des techniques qui seront abordés dans les cours de l'école, en faisant explicitement référence à chacun. La présentation fera surtout appel à des tableaux et à des organigrammes, en donnant quelques exemples concrets pour les illustrer.

Chapitres
  1. L
  1. U


RESUME
  1. Le domaine gamma et ses enjeux astrophysiques
    • Les photons gamma, dont la propagation est rectiligne, sont les traceurs des rayons cosmiques (protons et noyaux) dont les interactions avec la matière ou le rayonnement produisent des π 0 ou autres mésons à désintégration radiative.
    • Les autres rayonnements non thermiques : raies gamma nucléaires, bremsstrahlung, rayonnement synchrotron, diffusion Compton inverse, production de gamma par annihilation d'éventuelles particules de matière noire.
    • Ce que ces rayonnements nous apprennent sur leurs sources. Principales sources de rayonnement gamma, leurs domaines spectraux d'émission, leur variabilité éventuelle.
    • Les obstacles à la propagation des gamma de très haute énergie : les rayonnements diffus (micro-ondes, infrarouge, optique) et les environnements très radiatifs.
    • Complémentarité avec les autres domaines spectraux de l'astrophysique, particulièrement la radio-astronomie et l'astronomie X. Distributions spectrales en énergie depuis les ondes radio jusqu'au domaine du TeV.
  2. La détection des photons gamma
    • Les phénomènes de base et leurs domaines d'énergie respectifs : effet photo-électrique, effet Compton, production de paires e+- e-.
    • Panorama des différentes techniques de détection dans divers domaines d'énergie : techniques spatiales de basse énergie (collimateurs, masques codés, télescope Compton, lentille gamma) et de haute énergie (trajectographe + calorimètre) et observatoires au sol (télescopes à effet Tcherenkov atmosphérique).
    • Les défis instrumentaux et les performances actuelles dans les di érents domaines d'énergie : sensibilité et surface e ective de détection, résolution angulaire et résolution en énergie, possibilité de spectro-imagerie, champ de vue. Problèmes concernant les sources variables : suivi des courbes de lumière, temps minimal d'échantillonnage, phénomènes imprévisibles (sursauts gamma). Un dé  pour l'avenir : mesurer la polarisation.
  3. Une discipline en pleine évolution
    • Historique des principales étapes
    • Panorama de l'état de l'art actuel et perspectives

BIBLIOGRAPHIE
  • M. Longair, High Energy Astrophysics, Cambridge University Press 3rd Ed. (2011).
  • F. Aharonian, Cosmic Gamma Radiation : a crucial window on the extreme Universe, World Scienti c Publishing Co (2004).
  • J. Paul & Ph. Laurent, Astronomie Gamma spatiale, Gordon & Breach (1998)
  • H. Völk & K. Bernlöhr, Imaging very-high-energy gamma-ray telescopes, Experimental Astronomy 25 (2009)173.
  • J.A. Hinton & W. Hofmann, Ann. Rev. Astron. Astrophys. 47 (2009) 523.

 

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