AGILE (Astro‐rivelatore Gamma a Immagini LEggero) est un petit (352 kg) observatoire astronomique spatial développé par l'Agence spatiale italienne. Son objectif était la détection et l'observation des sources astronomiques les plus puissantes de rayons gamma et X: (sursauts gamma, centres galactiques actifs). Pour ce faire il disposait de quatre instruments permettant de détecter et localiser le rayonnement gamma comprise entre 30 MV et 50GeV et les rayons X entre 10 et 40keV. Lancé en 2007, sa mission s'est achevée 17 après son lancement.
La fabrication de l'observatoire spatial est confiée à un consortium dirigé par la société Carlo Gavazzi Space (devenu par la suite Compagnia Generale per lo Spazio puis OHB Italie) avec des participations de l'établissement de Milan de Thales Alenia Space, de Rheinmetall et de Telespazio (pour le segment sol). Le responsable scientifique de la mission est Marco Tavani devenu par la suite de 2020 à 2024 président de l'Institut national d'astrophysique (INAF).
Le coût de développement et de maintien en condition opérationnelle d'AGILE sur la base d'une durée nominale de 2 ans était estimé fin 2004 à 44 millions € auquel s'ajoute 1,5 million € par an au titre des activités scientifiques.
Objectifs scientifiques
Première image réalisée par l'observatoire AGILE.
AGILE poursuit les observations dans le domaine du rayonnement gamma d'origine astronomique effectuées par SAS-2, COS-B et EGRET (CGRO)) et se veut complémentaire de FERMI. Les principaux objectifs d'AGILE sont:
L'étude des processus des rayons gamma au sein des centres galactiques actifs et de leur évolution temporelle.
La découverte de nouveaux sursauts gamma avec des performances supérieures à celles de son prédécesseur (EGRET) grâce à un champ de vue plus étendu. Le temps de réponse de GRID 500 fois inférieur à celui d'EGRET doit permettre une étude de meilleure qualité de la phase initiale du sursaut.
Les émissions gamma diffuses ayant leur origine dans notre galaxie et dans d'autres galaxies
Malgré sa petite taille, AGILE dispose de caractéristiques lui permettant d'être très performant:
Un champ de vue de grande taille (un cinquième de la voute céleste par l'instrument observant le rayonnement gamma) aussi bien pour l'observation des rayons X que gamma.
Une mesure très précise de la date d'arrivée de chaque photon (2 microsecondes avec un temps mort de 200 microsecondes).
Une grande précision dans la détermination de l'origine des sources de rayonnement compris entre 100 MeV et 50 GeV. Pour les énergies supérieures à 300 MeV la localisation de la source est déterminée avec une précision entre 6 et 20 minutes d'arc.
Une surface effective de 200 cm² pour les énergies comprises entre 30 et 100 MeV permettant une bonne sensibilité.
Une réponse très rapide lors de la détection des événements transitoires grâce à un programme d'analyse rapide et un système de coordination efficace avec les autres observatoires spatiaux et les moyens terrestres.
Une localisation précise des sursauts gamma et autres événements transitoires.
Une capacité à surveiller le ciel sur de très longues périodes.
Caractéristiques techniques
AGILE est un petit observatoire astronomique spatial de 352 kg dont 120 kg de charge utile. Le satellite est stabilisé 3 axes avec une précision de 0,5 à 1°. L'azimut de pointage des instruments est reconstitué avec une précision de 1 arcminute à l'aide de deux senseurs stellaires. Un récepteur GPS permet de dater les événements avec une précision de 1 à 2 microsecondes. Le débit de la liaison descendante avec le sol est de 50 kilobits par seconde et la mémoire de masse est de 500 mégabits. Les instruments génèrent environ 50 kilobits de données par seconde ce qui permet de les transférer uniquement lorsque la station au sol de Malindi (Kenya) est en vue. Les panneaux solaires fournissent les 130 watts d'énergie utilisés par l'instrumentation et la plateforme. Le satellite est placé sur une orbite basse circulaire équatoriale avec une inclinaison de 2,5° et une altitude de 550 km. Les panneaux solaires sont fixes ce qui impose certaines contraintes au pointage des instruments,. Le satellite emporte également l'équipement expérimental de télécommunications Rubin 6 conçu par OHB pour communiquer avec la constellation de satellites Orbcomm.
Instruments scientifiques
Le satellite embarque deux instruments:
Le détecteur de rayons gamma GRID (Gamma-Ray Imaging Detector) capable d'observer le rayonnement ayant une énergie comprise entre 30MeV et 50 GeV. Son temps de réaction est remarquable pour l'époque de sa conception (< 200 microsecondes). GRID est composé d'un système d'anticoïncidences qui détecte les rayons cosmiques à l'aide de scintillateurs plastiques, d'un trajectographe comprenant des feuilles de tungstène et des détecteurs en silicium ainsi que d'un minicalorimètre (MC) à base de iodure de césium chargé de mesurer l'énergie des photons gamma. La résolution angulaire est comprise entre 5 et 20 arcminutes pour les sources intenses et le champ de vue est de 3 stéradians.
Le détecteur de rayons X durs Super-Agile capable d'observer le rayonnement dont l'énergie est comprise entre 10 et 40keV. Il permet de détecter des sources émettant à fois des rayons X et gamma avec une précision de 1 à 3 minutes d'arc.
Déroulement de la mission
Image d'Eta Carinae prise par AGILE.Emission de rayons gamma du rémanent de supernova W44 révélé par AGILE.
L'observatoire spatial AGILE est placé en orbite le 23 avril 2007 par un lanceur indien PSLV-C8 décollant de la base de Satish Dhawan. Il est placé sur une orbite quasi équatoriale (inclinaison orbitale de 2,5°) à une altitude de 535 kilomètres. La mission d'une durée initiale de 2 ans est prolongée à plusieurs reprises. A la suite de la dégradation de son orbite par les forces de trainée, sa mission s'achève le 14 février 2024 lorsqu'il est détruit en rentrant dans l'atmosphère.
Résultats scientifiques
Sur le plan technique l'observatoire a réalisé une première en utilisant pour la première fois des détecteurs au silicium pour l'observation des rayons gamma. Les principales découvertes scientifiques d'AGILE comprennent la première observation d'une source de rayonnement cosmique dans le rémanent d'une supernova, la mise en évidence d'un processus d'accélération de particules dans la nébuleuse du Crabe lié à un pulsar en rotation rapide en son centre et la détection d'émissions de rayons gamma associé aux jets relativistes issus du trou noir du système binaire Cygnus X-3. AGILE a permis d'établir une carte détaillée des émissions gamma de l'ensemble de la galaxie et a étudié des centaines de sources galactiques et extra-galactiques. Durant ses opérations AGILE a détecté des milliers d'événement transitoire tels que les sursauts gamma, les sursauts radio rapides et les Flashs de rayons gamma terrestres. AGILE a joué un rôle de premier plan dans la recherche des contreparties des ondes gravitationnelles détectées par les interféromètresLIGO et Virgo. La production de littérature scientifique comprend 800 publications dont 160 évalués par les pairs et 12 catalogues.
ASI, INAF, IPN
Satish Dhawan
