La mission XRISM étudiera “l’arc-en-ciel” des rayons X

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Un nouveau satellite appelé X-ray Spectroscopy and Imaging Mission (XRISM, prononcé “crism”) vise à séparer la lumière à haute énergie en l’équivalent d’un arc-en-ciel à rayons X. La mission, dirigée par l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale (JAXA), le fera à l’aide d’un instrument appelé Resolve.

XRISM devrait être lancé depuis le centre spatial japonais de Tanegashima le 25 août 2023 (le 26 août au Japon).

“Resolve nous donnera un nouvel aperçu de certains des objets les plus énergétiques de l’univers, y compris les trous noirs, les amas de galaxies et les conséquences des explosions stellaires”, a déclaré Richard Kelley, chercheur principal de la mission XRISM de la NASA au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. “Avec cela, nous en apprendrons davantage sur le comportement et la composition de ces objets, en utilisant les données que la mission collecte après le lancement.”

L’instrument Resolve est un spectromètre microcalorimètre à rayons X, développé en collaboration entre la NASA et la JAXA. Cet instrument mesure les minuscules changements de température qui se produisent lorsqu’un rayon X frappe son capteur 6 x 6 pixels. Pour mesurer cette minuscule augmentation et déterminer l’énergie des rayons X, le détecteur doit refroidir à environ moins 270 degrés Celsius (moins 460 degrés Fahrenheit), juste une fraction de degré au-dessus du zéro absolu.

L’instrument atteint sa température de fonctionnement après un processus de refroidissement mécanique en plusieurs étapes à l’intérieur d’un récipient d’hélium liquide de la taille d’un réfrigérateur.

Cette image montre le détecteur de l’instrument Resolve à bord du satellite XRISM.
Crédits : NASA/XRISM/Caroline Kilbourne

En collectant des milliers voire des millions de rayons X à partir d’une source cosmique, Resolve peut mesurer les spectres haute résolution de l’objet. Les spectres sont des mesures de l’intensité de la lumière sur une gamme d’énergies. Les prismes diffusent la lumière visible dans ses différentes énergies, mieux connues sous le nom de couleurs de l’arc-en-ciel. Les scientifiques ont utilisé des prismes dans les premiers spectromètres pour rechercher des raies spectrales, qui sont produites lorsque des atomes ou des molécules absorbent ou émettent de l’énergie.

Aujourd’hui, les astronomes utilisent des spectromètres, accordés à toutes sortes de lumière, pour en savoir plus sur les états physiques, les mouvements et les compositions des objets cosmiques. Resolve effectuera une spectroscopie de rayons X ayant des énergies allant de 400 à 12 000 électron-volts en mesurant l’énergie individuelle des rayons X pour former un spectre. (À titre de comparaison, les énergies de la lumière visible varient d’environ 2 à 3 électron-volts.)

“L’ensemble de spectres XRISM sera le plus détaillé que nous ayons jamais vu pour certains des phénomènes que nous examinerons”, a déclaré Brian Williams, scientifique du projet XRISM de la NASA chez Goddard. “Cette mission nous fournira des informations sur certains des endroits les plus difficiles à étudier, tels que les structures internes des étoiles à neutrons et les jets de particules à vitesse proche de la lumière alimentés par les trous noirs dans les galaxies actives.”

Cette image montre le détecteur de l’instrument Resolve à bord du satellite XRISM.
Crédits : NASA/XRISM/Caroline Kilbourne

L’autre instrument de mission, développé par la JAXA, s’appelle Xtend. Cet instrument donnera à XRISM l’un des plus grands champs de vision de tous les satellites d’imagerie à rayons X lancés à ce jour, lui permettant d’observer une zone environ 60 % plus grande que la taille apparente moyenne de la pleine Lune.

Resolve et Xtend s’appuient sur deux ensembles identiques de miroirs à rayons X développés dans les installations de Goddard.

XRISM est une mission collaborative entre la JAXA et la NASA, avec la participation de l’ESA (Agence Spatiale Européenne). La contribution de la NASA comprend la participation scientifique de l’Agence spatiale canadienne.

Jeanette Kazmierczak
NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland