R´esultats pour diff´erents pointages

Afin de confirmer l’´evolution th´eorique de la r´eponse hors-axe, une s´erie de mesures a ´et´e effectu´ee avec des d´epointages de 0, 30, 60, 90, 180 et -300 secondes d’arc par rotation autour de l’axe vertical (mouvement en azimut).

Les r´esultats de ces mesures sont repr´esent´es en figure 2.46 page suivante, avec un ajustement des simulations pour chaque cas. Les simulations ont ´et´e effectu´ees en sup- posant des distributions gaussienne et lorentzienne de l’orientation des cristallites. ´Etant donn´ee la forme des pics observ´es, une distribution lorentzienne s’ajuste mieux, ce qui n’est cependant pas suffisant pour privil´egier cette explication (voir les explications sur ce sujet au paragraphe pr´ec´edent). De mˆeme que pour les simulations pr´ec´edentes, le flux mesur´e du g´en´erateur et la r´esolution du d´etecteur ont ´et´e pris en compte et le niveau de bruit de fond est issu du spectre mesur´e pour un d´epointage nul. D’autre part, afin de conserver le flus total, les simulations ont subies un facteur d’´echelle de 25% (proba- blement dˆu aux incertitudes de d´etermination des param`etres cristallins). Comme pr´evu,

0 1 2 3 4 5 6 7 8 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 Flux (cps/keV/s) Energie (keV) Mesure 0" Modèle Gaussien 30" + 25% Modèle Lorentzien 30" + 25%

(a) D´epointage mesur´e : 0 arcsecondes

0 1 2 3 4 5 6 7 8 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 Flux (cps/keV/s) Energie (keV) Mesure 30" Modèle Gaussien 60" + 25% Modèle Lorentzien 60" + 25%

(b) D´epointage mesur´e : 30 arcsecondes

0 1 2 3 4 5 6 7 8 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 Flux (cps/keV/s) Energie (keV) Mesure 60" Modèle Gaussien 90" + 25% Modèle Lorentzien 90" + 25%

(c) D´epointage mesur´e : 60 arcsecondes

0 1 2 3 4 5 6 7 8 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 Flux (cps/keV/s) Energie (keV) Mesure 90" Modèle Gaussien 120" + 25% Modèle Lorentzien 120" + 25%

(d) D´epointage mesur´e : 90 arcsecondes

0 1 2 3 4 5 6 7 8 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 Flux (cps/keV/s) Energie (keV) Mesure 180" Modèle Gaussien 120" + 25% Modèle Lorentzien 120" + 25%

(e) D´epointage mesur´e : 180 arcsecondes

0 1 2 3 4 5 6 7 8 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 Flux (cps/keV/s) Energie (keV) Mesure −300" Modèle Gaussien −270" + 25% Modèle Lorentzien −270" + 25%

(f) D´epointage mesur´e : -300 arcsecondes

Fig. 2.46: Spectres mesur´es et simul´es (avec un offset de 30 secondes d’arc) pour diff´erents pointages sur la ligne `a grande distance

`a fort d´epointage, deux pics distincts apparaissent. Afin d’ajuster au mieux ces pics, un d´ecalage d’environ +30 secondes d’arc est n´ecessaire (surtout d´etermin´e par les mesures `a +90, +180 et -300 secondes d’arc), ce qui semble confirmer l’erreur de pointage sus- pect´ee au paragraphe pr´ec´edent (voir cette partie pour plus d’explication). Un d´ecalage de -0.5 keV a de plus ´et´e appliqu´e pour centrer la simulation avec les observations (une d´erive de la calibration est encore l’hypoth`ese privil´egi´ee, voir paragraphe pr´ec´edent).

Lorsque les d´epointages sont faibles, l’´elargissement du spectre constat´e pr´ec´edemment est toujours notable. Cet effet devient moins visible pour des d´epointages sup´erieurs `a 90 secondes d’arc, et les simulations reproduisent bien les formes spectrales observ´ees.

Les mesures r´ealis´ees sur la ligne `a grande distance sont tr`es encourageantes et montrent qu’il est possible de tester la lentille au sol dans des conditions proches de l’observa- tion d’une source `a l’infini. Mˆeme si les flux simul´es semblent sous-estim´es, ces r´esultats montrent aussi la validit´e des simulations effectu´ees et la possibilit´e de les utiliser pour re- produire rapidement une configuration d’observation. Certains points devraient cependant ˆetre renforc´es lors de nouvelles exp´eriences au sol :

– Une meilleure connaissance/mesure du spectre incident du g´en´erateur est n´ecessaire pour une meilleure d´etermination des efficacit´es.

– Une r´eduction du temps mort (intensit´e plus faible ou absorbeur calibr´e au niveau du g´en´erateur) et une surveillance des bruits de mesures l`everaient certains doutes. – La stabilisation et la surveillance du pointage de la lentille (diminution de la sensi- bilit´e aux rafales, suivi des oscillations, etc.) permettraient un pointage plus pr´ecis. – Des mesures effectu´ees pour un grand nombre de d´epointages suivant les deux axes de rotation (azimut et ´el´evation) permettraient de mieux contraindre la r´eponse hors axe (et les simulations) et de compl´eter la d´etermination du pointage sur la source.

Chapitre 3

Le projet CLAIRE

Nous venons de voir, dans les deux chapitres pr´ec´edents, pour quelles raisons et com- ment une lentille γ a ´et´e r´ealis´ee et test´ee en laboratoire et au sol. N´eanmoins, la d´emons- tration la plus ´evidente de l’int´erˆet d’un tel instrument pour l’astrophysique des hautes ´energies est d’observer (et d´etecter !) une source gamma bien connue du ciel. D’autre part, l’objectif `a long terme est de d´evelopper une lentille γ sur satellite, ce qui implique des contraintes beaucoup plus importantes que les exp´erimentations au sol.

Le projet CLAIRE est n´e pour satisfaire ces deux objectifs : valider le concept de lentille γ par l’observation d’une source astrophysique et faire le premier pas vers la spa- tialisation de cet instrument. Compte tenu de l’absorption atmosph´erique dans le domaine gamma, l’observation au sol d’une source astrophysique n’est pas envisageable. Comme d’autre part les contraintes (et le coˆut) d’un projet spatial ne conviennent pas `a une exp´e- rimentation de recherdhe-d´eveloppement, le test de la lentille γ a ´et´e effectu´e sous ballon stratosph´erique.

Deux vols ont ´et´e conduits par la division ballon du CNES, le 15 juin 2000 et le 14 juin 2001. Les lancements ont ´et´e effectu´es depuis la base de Gap-Tallard (Hautes-Alpes). Apr`es un vol est-ouest d’environ 500 km, l’atterrissage s’est d´eroul´e dans la r´egion Aqui- taine. Le premier vol avait des objectifs essentiellement technologiques : int´egration et performances des diff´erents sous-syst`emes (pointage et scientifique), t´el´emesures, etc. Les enseignements de ce vol pr´eliminaire ont permis d’am´eliorer les ´equipements et de pr´e- parer le vol “scientifique” (c.`a.d le test de la lentille γ sur un objectif astrophysique). Ce dernier vol (couronn´e de succ`es, voir le chapitre 4 page 147 et plus particuli`erement le § 4.3.3.3 page 199) sert de base aux informations contenues dans ce chapitre. Ponctuelle- ment, les diff´erences notables entre les configurations des deux vols sont mentionn´ees.

Les paragraphes suivant d´ecrivent donc les exigences, la r´ealisation, ainsi qu’une br`eve description et analyse du vol 2000.

3.1

Description g´en´erale

Dans ce chapitre de description g´en´erale du projet CLAIRE, nous allons d´ecrire les exi- gences requises pour l’observation d’une source astrophysique sous ballon stratosph´erique, puis les caract´eristiques de la source choisie ainsi que les sp´ecificit´es d’un vol stratosph´e- rique.