Depuis plusieurs décennies, l’astronomie gamma sol est en plein essor grâce à l’exploitation de l’effet Cherenkov, par lequel des rayons gamma venant de l’espace profond, bloqués par l’atmosphère terrestre, interagissent avec la haute atmosphère pour émettre des flashs très court (environ 10ns) de lumière bleue. Ainsi des réseaux de télescopes Cherenkov comme HESS, MAGIC ou encore VERITAS ont été construits et ont démontré la richesse du cosmos aux hautes énergies (de quelques GeV à plusieurs TeV).
Les succès de ces premiers réseaux et les besoins de performances accrues ont abouti à l’avènement du projet international CTAO (lien page « projet CTA »), pour fournir à la communauté scientifique un réseau de télescopes gamma de nouvelle génération.
Développé par l’UNIDA et le LUX de l’Observatoire de Paris - PSL dès 2011, le prototype pGCT (Gamma-ray Cherenkov Telescope) est un démonstrateur technologique de télescope Cherenkov de nouvelle génération en tant que SST (Small-Sized Telescope) pour le projet CTAO.
Prototype pGCT à Meudon, mai 2024 (4.1m x 4.8m x 8.2m)
Ce prototype est basé sur une configuration optique à double miroirs de type Schwarzschild-Couder, une nouveauté en instrumentation sol. Cette configuration nécessite deux miroirs asphériques : le miroir primaire M1 de 4m de diamètre, composé de 6 pétales, et le miroir secondaire monolithique M2 de 2m de diamètre.
Les besoins de CTAO prévoyant un grand nombre de SST, les enjeux de la maintenance ont été pleinement pris en compte lors du design de ce prototype. En effet, le disque supportant les segments du M1 peut tourner et le bras de support de la caméra est amovible, ce qui permet de réaliser la maintenance de ces éléments à hauteur d’homme. Ainsi les équipements nécessaires pour accéder à ces éléments sont diminués, ce qui facilite les activités et réduit leur coût par télescope, permettant des gains non négligeables de temps et d’argent.
Développé grâce au soutien de l’Observatoire de Paris – PSL et de la région Île-de-France puis assemblé sur le site meudonnais de l’Observatoire de Paris – PSL en 2015, pGCT a été équipé du prototype CHEC-S de caméra Cherenkov développé par un consortium international, a détecté des gerbes Cherenkov, prouvant la faisabilité et les performances de l’application de ce concept à deux miroirs pour l’astronomie gamma sol. C’est même devenu le premier télescope gamma de type Schwarzschild-Couder à avoir détecté des gerbes !
Afin de proposer un télescope durable, le processus de fabrication des miroirs, basé sur une technologie de miroirs métalliques allégés, a été optimisée entre 2020 et 2022 en collaboration avec des industriels et avec le soutien de l’Observatoire de Paris – PSL et de la région Île-de-France.
À présent, pGCT est toujours utilisé en tant que démonstrateur afin de continuer le développement des performances des télescopes Cherenkov, notamment par le biais d’une campagne de R&D pour optimiser la production de miroirs métalliques asphériques.
De plus, la récente obtention de fonds auprès de la région Île-de-France servira à équiper intégralement ce prototype par l’acquisition d’une caméra Cherenkov. Ainsi, pGCT sera proposé à des fins éducatives aux étudiants en astronomie de la région.
Enfin, ce prototype unique en France est un outil pédagogique régulièrement présenté lors de visites de classes de lycée et collège et de l’accueil de stagiaires, ainsi que lors des évènements de vulgarisation menés par l’Observatoire de Paris - PSL.
Vidéo pGCT via drone sur la chaine YT de l’Obs : https://www.youtube.com/watch?v=wKOPgNrKaT4&t=76s
Le développement du prototype pGCT a été mené avec le soutien de l’Observatoire de Paris – PSL, de la région Île-de-France et du CNRS.
