“Dans la gamme des rayons X, nous voyons le plasma hautement chauffé”

À la recherche de sources de rayons X, le télescope spatial eROSITA a commencé à étudier l’ensemble du ciel il y a près de cinq ans. Un premier ensemble de données du début de la mission a été publié en 2021. Le premier catalogue eROSITA All Sky Survey a été publié. Il contient environ 900 000 sources de lumière à rayons X et fournit ainsi une énorme richesse de données aux astronomes du monde entier. Manami Sasaki de l’Université d’Erlangen-Nuremberg explique pourquoi ces données sont si importantes pour ses recherches.

Monde de la physique : que signifie la nouvelle publication de données pour l’astronomie ?

Manami Sasaki : eROSITA offre un merveilleux aperçu de l’univers entier dans la gamme des rayons X mous. Ces observations sont donc idéales pour cartographier la distribution à grande échelle des amas de galaxies dans le cosmos. Certains groupes de travail souhaitent l’utiliser, par exemple, pour analyser l’interaction entre la matière noire et l’énergie noire, qui détermine les grandes structures de l’espace. Cela montre que les télescopes comme eROSITA offrent des opportunités de recherche très diverses. La publication actuelle des données correspond à la première cartographie complète du ciel, qui dure six mois. eROSITA a réalisé jusqu’à présent un total de quatre cartographies complètes. Il y aura d’autres publications, le ciel en rayons X devenant progressivement plus clair et plus riche. Au cours des six premiers mois de cartographie du ciel, environ 60 % de sources de rayons X en plus ont été observées par rapport à ce qui était connu auparavant. Les quelque 900 000 sources comprennent plus de 700 000 trous noirs, près de 200 000 étoiles de la Voie lactée et 12 000 amas de galaxies.

Quelles sources astronomiques explorez-vous à l’aide des nouvelles données publiées par eROSITA ?

Mon groupe de recherche se concentre sur les sources étendues de rayons X. Les noyaux galactiques lointains – c’est-à-dire les trous noirs supermassifs avec leurs disques d’accrétion et leurs grands jets – ne peuvent être vus que comme des sources ponctuelles sur les images aux rayons X. Mais de vastes régions sources peuvent également être identifiées dans notre propre galaxie, la Voie Lactée, et dans les galaxies qui l’entourent. Cela inclut non seulement les restes de supernovae, mais également le plasma chaud chauffé par le vent stellaire des grandes étoiles et leurs explosions. Nous étudions également l’émission de rayons X des étoiles naines blanches, en particulier des galaxies naines qui entourent notre Voie lactée.

Qu’est-ce qui rend les galaxies naines autour de la Voie lactée si intéressantes ?

La beauté des galaxies satellites de la Voie lactée réside dans le fait que nous pouvons étudier différentes choses à leur sujet. Comme je l’ai dit, nous nous intéressons principalement aux rayons X des naines blanches. Ce sont des étoiles calcinées qui étaient autrefois aussi lourdes que notre soleil. Lorsqu’ils ont brûlé leur carburant, ils s’effondrent en objets compacts et chauds avec une énorme gravité à leur surface. Si une telle naine blanche se trouve dans un système stellaire binaire, elle peut éloigner la matière de son compagnon. Lorsque cette matière atteint la naine blanche, des rayons X sont libérés. Jusqu’à présent, seuls quelques systèmes de ce type sont connus dans les petites galaxies satellites, mais avec l’aide de l’étude du ciel d’eROSITA, nous espérons en découvrir quelques autres.

Les galaxies naines diffèrent-elles les unes des autres ?

La moitié du ciel aux rayons X

Il existe une différence très importante : les plus grandes galaxies satellites, en particulier les Grands et Petits Nuages ​​de Magellan, montrent toujours la formation d’étoiles. Nous avons une bonne vue de ces galaxies, qui n’est pas obscurcie par la matière interstellaire. Lorsque l’on regarde notre propre galaxie, il y a toujours le problème que nous nous trouvons à l’intérieur du disque galactique et de ses masses de gaz et de poussière. Cela limite considérablement les possibilités d’observation. Mais nous avons une bonne vue sur les nuages ​​de Magellan et la galaxie d’Andromède.

Et les petites galaxies naines ?

Ceux-ci ont déjà partiellement stoppé la formation d’étoiles. Soit ils ont déjà converti leur gaz en étoiles et en objets compacts – c’est-à-dire en naines blanches, étoiles à neutrons ou trous noirs – soit ils l’ont perdu au profit de notre galaxie à cause des interactions avec la Voie lactée. Certaines d’entre elles ont arrêté de former des étoiles il y a plus d’un milliard d’années. Dans un sens, cela permet de jeter un regard en arrière sur le passé, ainsi que sur les conditions antérieures de la Voie Lactée.

Et qu’en est-il des sources situées dans la Voie Lactée ?

D’une part, il s’agit des restes d’une supernova, c’est-à-dire des nuages ​​de gaz divergents après l’explosion d’une étoile. Des ondes de choc parcourent ces masses de gaz, dont certaines échauffent considérablement le plasma. Cela crée non seulement des rayons X, mais certaines particules peuvent également être accélérées à des énergies extrêmement élevées. Vous ne pouvez plus le voir avec eROSITA, mais avec des télescopes spéciaux qui détectent le rayonnement gamma. Cela montre que différentes observations à différentes longueurs d’onde sont nécessaires pour identifier de telles sources. Cela ne s’applique pas uniquement aux restes de supernovae, car nous combinons toujours les images radiographiques avec celles des télescopes optiques et infrarouges. Pour identifier les sources, il faut exclure que le rayonnement provienne d’étoiles au premier plan ou de galaxies en arrière-plan.

Dans quelle mesure le plasma chaud est-il visible dans la Voie Lactée ?

Dans les régions de formation d’étoiles et autour des étoiles chaudes, le plasma est fortement chauffé. Des exemples bien connus en sont la nébuleuse d’Orion et la nébuleuse de la Carène. Avec l’aide d’eROSITA, nous examinons également ces régions et pouvons ainsi compléter les observations dans le domaine optique et infrarouge. Parce que dans la gamme des rayons X, nous voyons le plasma très chauffé, ce qui n’est pas visible avec les télescopes normaux.