La mission d’imagerie et de spectroscopie aux rayons X (XRISM) est prête à être lancée le 7 septembre 2023 pour observer les objets et événements les plus énergétiques du cosmos. Ce faisant, il dévoilera l’évolution de l’univers et la structure de l’espace-temps.
XRISM est une collaboration entre l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale (JAXA) et la NASA, avec une participation significative de l’ESA. Le lancement sera diffusé en direct en japonais et en anglais sur la chaîne YouTube de JAXA.
En échange de la fourniture de matériel et de conseils scientifiques, l’ESA se verra attribuer 8 % du temps d’observation disponible de XRISM. Cela permettra aux scientifiques européens de proposer des sources célestes à observer en rayons X et de réaliser des avancées dans ce domaine de l’astronomie.
« L’astronomie aux 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 évoluent les plus grandes structures de l’univers, comment la matière qui nous compose finalement a été distribuée à travers l’univers. cosmos, et comment les galaxies sont façonnées par des trous noirs massifs en leur centre », explique Matteo Guainazzi, scientifique du projet XRISM de l’ESA.
« XRISM constituera un pont précieux entre les autres missions à rayons X de l’ESA : XMM-Newton, qui est toujours aussi performante 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 regardons le ciel, nous voyons des étoiles et des galaxies, mais celles-ci nous renseignent 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 eux peut en révéler bien plus.
Les rayons X sont libérés dans les explosions les plus énergétiques et dans les endroits les plus chauds de l’univers. Cela inclut le gaz extrêmement chaud qui enveloppe les plus grands éléments constitutifs de l’univers : les amas de galaxies. JAXA a conçu XRISM pour détecter la lumière des 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 des amas de galaxies par XRISM fourniront également un aperçu de la manière dont l’univers produit et distribue les éléments chimiques. Le gaz chaud contenu 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 « métaux » (éléments plus lourds que l’hydrogène et l’hélium) il contient et cartographiera comment l’univers s’en est enrichi.
Pendant ce temps, XRISM examinera de plus près des objets individuels émetteurs de rayons X pour s’aventurer dans la physique fondamentale. La mission mesurera la lumière des 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 la vitesse de la lumière.
Contributions européennes à un effort mondial
« L’ESA et la communauté européenne sont depuis longtemps impliquées dans les télescopes spatiaux à haute énergie de la JAXA », 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 qualifiée. Les membres ont été impliqués dans la définition des objectifs scientifiques de XRISM et 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 fournir plusieurs éléments matériels qui seront essentiels au succès de la mission. L’ESA a fourni un télescope optique éprouvé dans l’espace pour garantir que XRISM sache toujours où il pointe, ainsi que deux dispositifs distincts qui détecteront ensemble le champ magnétique terrestre et orienteront le vaisseau spatial en conséquence.
L’Europe a également contribué au nouvel instrument Resolve de XRISM, qui mesurera l’énergie des photons de rayons X entrants. Cela permettra aux astronomes de déterminer la température et le mouvement des gaz chauds émetteurs de rayons X avec une précision sans précédent. Resolve est un pionnier scientifique et technologique pour la future mission Athena de l’ESA, qui pilotera un instrument très similaire.
Garder le détecteur de Resolve au frais (juste une fraction de degré au-dessus du zéro absolu) est vital ; L’industrie européenne a fourni les « caloducs en boucle » qui se chargeront de cette tâche importante. SRON aux Pays-Bas 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.