La prochaine grande mission en rayons X devrait être lancée prochainement

En échange de la fourniture de matériel et de conseils scientifiques, l’ESA se verra allouer 8 % du temps d’observation disponible de XRISM. Cela permettra aux scientifiques européens de proposer des sources célestes à observer aux rayons X et de faire des découvertes capitales dans ce domaine de l’astronomie.

« L’astronomie en rayons X nous permet d’étudier les phénomènes les plus énergétiques de l’Univers. Elle détient la clé pour répondre à des questions importantes de l’astrophysique moderne : comment les plus grandes structures de l’Univers évoluent, comment la matière dont nous sommes finalement composés a été distribuée dans le cosmos, et comment les galaxies sont façonnées par des trous noirs massifs en leur centre », explique Matteo Guainazzi, scientifique du projet de l’ESA pour XRISM.

« XRISM constituera un pont précieux entre les autres missions en rayons X de l’ESA : XMM-Newton, toujours très vigoureuse après 24 ans dans l’espace, et Athena, dont le lancement est prévu à la fin des années 2030. »

Dévoiler l’Univers chaud et énergique

Lorsque nous contemplons le ciel, nous voyons des étoiles et des galaxies, mais celles-ci nous en disent relativement peu sur le fonctionnement de l’Univers. Invisible à nos yeux, le gaz émetteur de rayons X qui se trouve à l’intérieur et entre elles peut révéler bien plus.

Les explosions les plus énergétiques et les endroits les plus chauds de l’Univers émettent des rayons X. Cela inclut le gaz très chaud qui enveloppe les plus grands blocs de construction de l’Univers : les amas de galaxies. La JAXA a conçu XRISM pour détecter les rayons X de ce gaz afin d’aider les astronomes à mesurer la masse totale de ces systèmes. Cela révélera des informations sur la formation et l’évolution de l’Univers.

Les observations d’amas de galaxies par XRISM donneront également un aperçu de la manière dont l’Univers a produit et distribué les éléments chimiques. Le gaz chaud dans les amas est un vestige de la naissance et de la mort des étoiles au cours de l’histoire de l’Univers. En étudiant les rayons X émis par le gaz, XRISM découvrira quels sont les « métaux » (des éléments plus lourds que l’hydrogène et l’hélium) qu’il contient et cartographiera la façon dont l’Univers s’en est enrichi.

Pendant ce temps, XRISM scrutera de plus près les objets individuels émettant des rayons X pour s’aventurer dans la physique fondamentale. La mission mesurera les rayons X provenant d’objets incroyablement denses tels que les trous noirs supermassifs actifs qui se trouvent au centre de certaines galaxies. Cela nous aidera à comprendre comment les objets déforment l’espace-temps environnant et dans quelle mesure ils influencent leurs galaxies hôtes par le biais de « vents » de particules éjectées à des vitesses proches de celle de la lumière.

Contributions européennes à un effort mondial

« L’ESA et la communauté européenne ont déjà été impliquées dans les télescopes spatiaux à haute énergie de la JAXA par le passé », explique Matteo. « La poursuite de ce partenariat via XRISM présente d’énormes avantages pour les deux agences spatiales. »

La communauté européenne de l’astronomie des hautes énergies est très bien qualifiée. Les membres ont été impliqués dans la définition des objectifs scientifiques de XRISM. Ils ont été chargés par la JAXA de choisir de nombreux objets cosmiques « tests » que la mission observera pour vérifier ses performances avant le début du programme d’observation scientifique.

En plus de cette contribution scientifique, la JAXA s’est appuyée sur l’Europe pour livrer plusieurs éléments matériels qui seront essentiels à la réussite de la mission. L’ESA a fourni un télescope optique éprouvé dans l’espace pour s’assurer que XRISM sache toujours où il pointe, et deux dispositifs distincts qui détecteront ensemble le champ magnétique terrestre et orienteront le véhicule spatial en conséquence.

L’Europe a également contribué à l’instrument novateur Resolve de XRISM, qui mesurera l’énergie des photons de rayons X entrants. Les astronomes seront ainsi en mesure de déterminer la température et le mouvement du gaz chaud émettant des rayons X avec une précision inédite. Resolve est un pionnier scientifique et technologique pour la future mission Athena de l’ESA, qui pilotera un instrument très similaire.

Il est vital de maintenir le détecteur de Resolve au frais, soit juste une fraction de degré au-dessus du zéro absolu. L’industrie européenne a fourni les « caloducs en boucle » qui se chargeront de cette tâche importante. Aux Pays-Bas, SRON a fourni la roue à six filtres de l’instrument. Chaque filtre peut être placé sur l’instrument pour servir un objectif différent. L’Université de Genève en Suisse a développé l’électronique pour la roue à filtres.

Suivez le lancement en direct

XRISM devrait être lancé sur une fusée H-IIA depuis le Centre spatial de Tanegashima au Japon à 8h42 JST / 01h42 CEST le 7 septembre 2023. Regardez le lancement en direct en japonais/anglais sur la chaîne YouTube de la JAXA à ce lien.

Suivez @JAXA_en pour les dernières actualités et rejoignez la conversation avec #XRISM. Une image de l’ESA sera publiée vers 09h00 CEST.