Il nuovo telescopio spaziale della Nasa per scrutare gli oggetti estremi della prima immagine

Il s’appelle IXPE pour Esploratore di polarimetria a raggi X per immagini. C’est un tout petit engin. Un telescopio spaziale un rayon X è così. Son objectif : étudier les rayonnements émis par les trous noirles magnétars o encore les étoiles a neutroni. En d’autres mots, les objets les plus mystérieux de notre Univers. Et après avoir été lance en décembre dernier, il vient tout juste de donner ses toutes premières images.

Pour première cible, les astronomi de la Nas ont choisi Cassiopée A, le rimanente d’une supernova située à environ 11.000 années-lumière de notre Terre. Lorsque l’étoile à l’origine de Cassiopée A an explosé au XVII^e siècle, les ondes de choc ont chauffé le gaz l’ambiente e le temperature, gli elementi luminosi e l’accelerazione delle particelle cosmiche. Risultato : un nuage de 10 années-lumière de diamètre qui brille désormais dans le domaine des rayons X.

Beaucoup à attendre de la polarization

Cassiopee A a déjà eté le premier objet visé par un autre telescopio spaziale aus Rayons X, Chandra. Ces images avaient révélé un objet compact au centre de ce qui restait de cette supernova. Trou noir ou étoile à neutroni? Les données renvoyées par IXPE devraient permettre de trancher. Notamment celles parenti à la polarization des rayons X, à la manière dont ce rayonnement est orienté lorsqu’il se déplace dans l’espace. Une polarization qui contient des indices sur l’environnement dans lequel ces rayons X sont nés.

Gli astronomi della Nasa travaillent sur ces premières données pour établir des cartes de polarization des rayons X issus de Cassiopée A. « Ces images devraient dévoiler les mécanismes au cœur de ce célèbre accélérateur cosmiqueexplique Roger Romani, membro dell’équipe, dans un comunicato. D’autant que l’intelligenza artificiale et l’apprentissage automatique devrait rendre les mesures encore plus précises».

IXPE, la nuova missione della Nasa pour explorer les trous noirs

En 2020, l’astronomie du rayonnement X comptera un satellite de plus pour l’étudier. IXPE, c’est son nom, vient d’être sélectionné par la Nasa. La differenziazione delle missioni per una capacità inedita di misurazione per la prima volta sullo spazio e la polarizzazione dei raggi X emis par les objets les plus extrêmes de l’univers. Christian Gouiffès du Service d’astrofisico au CEA-Saclay nous explique de quoi il est question.

Articolo de Remy Decort paru le 01/10/2017

Psiche e Lucia del programma Scoperta, ne sont pas les deux seules missions sélectionnées par la Nasa en ce début d’année. Elle aussi choisi la mission IXPE (Esploratore di polarimetria a raggi X per immagini) dans le cadre de son program Explorer (13 autres projets étaient en compétition). IXPE a pour objectif d’étudier pour la première fois des détails caches de certes des objets astronomiques les plus extrêmes et esotici de l’univers, tels les trous noirles étoiles à neutrons o les pulsar. Pour cela, il mesurera la polarization des rayons X émis par l’environnement surchauffé autour de ces objets et se focalisera sur la physique de l’accrescimento.

Il satellite sera costruito per Ball Aerospace e il sera doté de détecteurs de rayons X, sensibles à la polarisation, fournis par l’Agence spaziale italiana. D’un coût d’environ 188 milioni di dollari, IXPE sera lancé en 2020. Il succédera et rejoindra en orbita une constellation de nombreux autres satelliti X, preuve de l’interêt de cette longueur d’onde dans l’osservazione del cielo. Jusqu’à presente, seuls des palloncini et des fusees-sondes avaient été utilisés pour osservatore cette polarization dans le cosmos.

Christian Gouiffès, du Service d’astrophysique au CEA-Slay nous explique les caractéristiques de cette mission qui ouvrira une nouvelle finestra sur l’univers et dont les osservazioni ne manqueront pas de nous étonner.

Commenta se distingue IXPE des satellites fonctionnant dans le domaine des rayons X ?

Christian Gouiffès: Ce satellite à rayons X se différencie des satellites X actuellement en opération (per esempio XMM-Newton de l’ESA tu Chandra de la Nasa) essenziale per il tipo di rilevamento posto sul piano focale dei telescopi. Ce dernier répond à un besoin scientifique qui dans le cas de IXPE è la misura di polarizzazione delle fonti celesti, un parametro fisico che richiede un dispositivo sperimentale di rilevamento particulier. Dans tous les cas, le rayonnement X incident est focalisé sur un plan de détection.

Ce satellite signe unae avancée tecnica ?

Christian Gouiffès: Oui, car jusqu’à presente, les types de détecteurs ont été optimisés pour l’imagerie et la spectroscopie X à l’aide de CCD sensible aux rayons X (analogue en quelque sorte aux caméras CCD placées aux foyer dei telescopi ottici). Ces dispositifs de plus en plus performers, utilisés avec succès par les observatoires spatiaux X actuels, permettent de fournir des images ou des cartes du ciel dans ce domaine d’energia des rayons X, rivela la struttura spaziale degli oggetti célestes visés ou de décomposer leur lumière X en fonction de leur énergie (spettroscopia), un diagnostico apportant des informations sur la nature chimique du milieu (éléments émetteurs du rayonnement). IXPE ha incontrato un profitto un tipo di rivelatore innovativo, inventato e sviluppato per le équipes italiennes partenaires du projet, basato su un sistema di immagini sensibile alla polarizzazione della luce incidente.

Ce l’associazione satellitare donc deux mode d’observation ?

Christian Gouiffès: Oi. En associant capacité d’imagerie et mesure de la polarisation, il satellite livrera avec una strumentazione unica delle informazioni importanti sui propriétés et les caractéristiques des source osservate.

C’est donc là que réside l’originalité du projet?

Christian Gouiffès: Oui, en effet, malgré de nombreuses tentatives qui se sont heurtées à divers problèmes, dont des hardés technologiques, pratiquement aucune mission spaziale X n’a ​​​​eu au cœur de son program la détection de la polarization X des sources céles. Oppure, la polarization de la lumière est une information de premier plan et un paramètre importante pour mieux comprendre la physique des objets (structure et amplitude du campione magnetico du milieu local par esempio). Cette cura est en quelque sorte réparée avec l’accettazione del progetto IXPE.

IXPE va ouvrir une nouvelle fenêtre sur l’univers ?

Christian Gouiffès: In effetti. La mise au point de détecteurs très performants après des années d’étude vient de changer le panorama. Citons en premier lieu, au cœur de ces développements, les équipes provenant de laboratoires de recherche italiens, dont celui du professeur Enrico Costa (ASI/INAF). L’accettazione della Nasa du projet IXPE (équipé des détecteurs italiens) mais égallement la présélection par l’ESA, l’Agence spaziale europea, de la mission XIPE (Esploratore di polarimetria per immagini a raggi X, mission M4, lancement en 2025) prouve la maturité et l’originalité du projet. Ces deux missions ont en commun le plan de détection, des détecteurs pixélisés sensibles à la polarization de la lumière X, provenant des équipes italiennes. Ce projet IXPE va ainsi permettre de compléter l’étude des sources X célestes sous un œil nouveau, celui de l’analyse du rayonnement polarisé. Structure et Organization du champ magnétique au cœur du système visé sont maintenant à la portée des scientifiques. Le missioni IXPE de la Nasa et XIPE de l’ESA viennent compléter et arricchir l’étude du ciel en rayons X.

Quel est le principal intérêt d’observer la polarization en X ?

Christian Gouiffès: La polarization de la lumière donne accès, quelle que soit la longueur d’onde étudiée, à des informations sur l’origine du rayonnement et la nature du milieu dans lequel il se propage. Dans le cas des rayons X, rayonnement très énergétique, elle apporte des informations sur le milieu situé au plus près de la zone d’emissione. Liée par nature à la composante électromagnétique du rayonnement, la polarization permet de remonter et/ou tracciante le contenu en densité magnétique du milieu et son organization. Pour ne noter que quelques objets haute énergie emblématique, citons les resti di supernoval’environnement proche de pulsars actifs ou à plus grande échelle, les noyaux actifs de galassie.

Quelles sont les attentes de la communauté des astronomi travaillant dans cette longueur d’onde, en termes de retour scientifique o d’avancées ?

Christian Gouiffès: L’intérêt principal de ce projet réside dans la fait qu’une missione spaziale a rayons X dédiée dont le premier objectif est la mesure de polarization est en route. Le potentiel de l’étude de la polarization de la lumière X des sources célestes voit dans l’acceptation de ce projet de la Nasa, en même temps que la présélection da la mission M4 de l’ESA XIPE, une avancée majeeure dans un domain qui n’était pas accessibile, sauf pour les objets les plus brillants.

Il nome e la varietà di fonti célestes détectables apparaissent donc très prometteurs ?

Christian Gouiffès: Oui efficace. Ils ouvrent des pistes intéressantes, inexplorées sur la nature des phénomènes d’émission de rayonnement X au cœur de ces systèmes à travers l’analyse d’une proprieté particulière de sa lumière, sa polarisation.