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La première lumière de H.E.S.S. II

Après plusieurs années de construction, le télescope H.E.S.S. II a été mis en service le 26 juillet 2012 sur le site de l’expérience, en Namibie. Dédié aux observations de rayons gamma de très hautes énergies issus des phénomènes les plus violents et extrêmes de l’Univers, H.E.S.S. II est, avec son miroir segmenté de 28 mètres de diamètre (soit une surface équivalente à deux terrains de tennis), le plus grand télescope à effet Cherenkov jamais construit au monde. Grâce à l’ajout de ce nouveau télescope aux quatre autres télescopes plus petits (12 mètres) en fonctionnement depuis 2004, l’observatoire H.E.S.S. (« High Energy Stereoscopic System »), auquel contribuent le LAPP ainsi que plusieurs autres laboratoires français du CNRS et du CEA, continuera à définir l’avant garde de l’astronomie gamma au sol et permettra la compréhension plus profonde de sources cosmiques de haute énergie telles que les trous noirs supermassifs, les pulsars et les supernovæ, ainsi que la recherche de nouvelles classes de sources cosmiques émettrices à très haute énergie.

Le télescope H.E.S.S. II
Le télescope H.E.S.S. II avec un des télescopes de H.E.S.S. I en arrière plan

Les télescopes de HESS sont conçus pour détecter des rayonnements gamma, c’est-à-dire des photons dont l’énergie est 100 milliards de fois plus importante que celle de la lumière visible. Lorsque ces rayons gamma arrivent sur Terre, ils engendrent dans notre atmosphère des gerbes de particules secondaires détectables depuis le sol par des télescopes équipés de caméras ultrarapides, grâce à l’émission connue sous le nom de rayonnement Cherenkov – un flash très tenu de lumière bleutée. Les caméras électronique qui équipent les télescopes de HESS permettent de détecter ce très faible rayonnement avec un « temps d’exposition » de quelques milliardièmes de secondes, une rapidité quasiment un million de fois supérieure à celle d’une caméra normale. La caméra de H.E.S.S. II produit une image de la cascade avec une finesse jamais égalé, ayant quatre fois plus de pixels par surface de ciel que celle des quatre télescopes initiaux. L’ensemble des cinq télescopes produit une image multiple stéréoscopique de la gerbe, ce qui permet de reconstruire à la fois l’énergie et la direction des rayons gamma initiaux.

Image pentascopique d'une gerbe
Image pentascopique d’une gerbe
Image pentascopique d’une gerbe vue simultanément par H.E.S.S. II (au centre) et par les quatre télescopes de H.E.S.S. I (cotés). La couleur indique l’intensité de la lumière détectée. Cette image illustre l’augmentation de l’intensité lumineuse détectée et de la résolution apportée par le grand télescope.

Plus d’une centaine de sources cosmiques de rayons gamma de très haute énergie ont été recensées à ce jour, dont une majorité grâce à l’observatoire H.E.S.S. . L’ajout du grand télescope HESS-II permettra d’étudier de façon plus détaillé les processus à l’œuvre dans ces objets, ainsi que de découvrir de nouvelles sources et de nouvelle classes d’émetteur. En particulier, HESS-II explorera le régime en énergie des dizaines de Giga-electronVolts, une gamme qui est peu connue actuellement, étant à la transition entre la régime des détecteurs embarqués sur satellite et les télescopes au sol, et pour laquelle il y a donc un énorme potentiel de découverte.

Le groupe du LAPP a conçu et construit le système semi-automatique de focalisation de la camera (autofocus), le système mécatronique de chargement et déchargement de la caméra de HESS2. Il a également participe a la realisation de la caméra et son système électronique intégré représentent l’essentiel de la contribution française dont le maître d’œuvre est l’IN2P3/CNRS. En particulier le groupe H.E.S.S. du LAPP est responsable du système électronique et informatique pour la sécurité de la caméra (déplacements et "slow control"). Il a enfin participé aux tests de production des photomultiplicateurs de la caméra (Banc de test).