L'observatoire spatial japonais mesurera X

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Le calorimètre XRISM enregistrera les rayons X provenant de l’espace lointain. Une partie de l'appareil a été construite à partir de pièces provenant de la malheureuse mission Hitomi, comme le montre la gravure « ASTRO-H » – un ancien nom de la mission.Crédit : Larry Gilbert/NASA

Les astronomes seront sur le bord de leur siège ce dimanche, alors que doit débuter une mission spatiale tant attendue. La mission d'imagerie et de spectroscopie aux rayons X (XRISM, prononcé « crism ») sera lancée à 9h30, heure locale, sur une fusée H-IIA depuis le centre spatial de Tanegashima au Japon. La mission vise à observer les rayons X provenant de l’espace lointain et à identifier leurs longueurs d’onde avec une précision sans précédent.

Ces capacités donneront aux chercheurs un aperçu des phénomènes astrophysiques allant de la façon dont se forment les amas de galaxies à la façon dont les trous noirs génèrent des jets de particules de haute énergie.

La science sera « très passionnante — pour moi et, je crois, pour d'autres astronomes des rayons X », déclare Makoto Tashiro, astronome des rayons X à l'Université de Saitama et chercheur principal de XRISM. XRISM, une mission conjointe de l'Agence japonaise d'exploration aérospatiale (JAXA) et de la NASA, avec une contribution supplémentaire de l'Agence spatiale européenne (ESA), devrait fonctionner pendant environ trois ans.

La même fusée lancera également le Smart Lander for Investigating Moon (SLIM), qui vise à démontrer la capacité d'atterrir sur un site précisément choisi sur la surface lunaire. En cas de succès, ce sera la première mission de la JAXA à atterrir sur la Lune.

La particularité de XRISM sera son calorimètre à rayons X, une technologie développée à la NASA dans les années 1980 qui détecte le rayonnement électromagnétique à travers des changements de température de l'ordre du millionième de degré. Les énergies des photons de rayons X individuels sont liées à leurs longueurs d'onde, et savoir cela permettra aux astronomes de distinguer les signatures des éléments chimiques, aidant ainsi les astrophysiciens à reconstruire l'histoire du cosmos.

Le calorimètre de XRISM sera également capable de prendre des spectres d'objets étendus, notamment des disques d'accrétion de gaz intergalactiques et de trous noirs. Cela le distingue des observatoires à rayons X existants, qui ne peuvent prendre que des spectres de sources ponctuelles, telles que des étoiles individuelles. Pour les sources de rayons X en mouvement, les spectres seront décalés par l'effet Doppler, révélant par exemple si un amas de galaxies s'est formé à partir de la fusion de deux amas plus petits.

La matière intergalactique est également souvent agitée par des jets de matière produits par des trous noirs supermassifs situés au centre des galaxies. La cartographie de ces maelströms pourrait aider les astrophysiciens à comprendre les origines mystérieuses des jets et comment ils affectent l'évolution des galaxies.

XRISM sera la quatrième tentative japonaise de déployer un calorimètre à rayons X dans l'espace. La première s’est produite en 2000, lorsque le satellite transportant l’instrument s’est écrasé peu après son décollage. Cinq ans plus tard, un calorimètre à bord de la sonde Suzaku est devenu inutilisable lorsqu'il a perdu l'hélium censé maintenir ses capteurs proches du zéro absolu.

Puis, en février 2016, JAXA a lancé ASTRO-H, rebaptisé plus tard Hitomi. Seulement cinq semaines plus tard, alors que les instruments étaient encore en cours d'étalonnage et de tests, une erreur logicielle a provoqué une perte de contrôle et la rupture du vaisseau spatial.

Pour accélérer le développement et la construction de XRISM, l'équipe a décidé de simplifier sa charge utile. Fini le deuxième télescope d'Hitomi, qui aurait photographié des objets à l'aide de rayons X « durs », ou à haute énergie, une capacité déjà présente dans le NuSTAR de la NASA. Au lieu de cela, la mission a décidé de se concentrer sur les rayons X « doux » de plus faible énergie, et en particulier sur le calorimètre, qui était la fonctionnalité dont la communauté astronomique avait le plus besoin, explique Tashiro. L'atmosphère terrestre bloque les rayons X, donc la seule façon pour les astronomes de voir cette partie du spectre électromagnétique est d'aller dans l'espace, et les capacités de XRISM seront uniques jusqu'à ce que l'ESA lance son observatoire spatial Athena, doté d'une version plus sophistiquée du calorimètre. - en 2035.