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La mission de fusée-sonde de la NASA recherche une source de rayons X émise par la galaxie intérieure

Cette image montre une « carte » du ciel nocturne en lumière X douce aux coordonnées galactiques, avec le Soleil au centre. La ligne horizontale traverse le milieu de l’image le long du plan de notre galaxie sous la forme d’un disque. L’astronome de l’Université du Wisconsin Dan McAmon et l’équipe XQC observeront la tache lumineuse au centre de l’image, qui est entourée d’une ligne pointillée. C’est la partie sud d’une bulle à peu près circulaire autour du centre galactique, coupée en deux par le gaz absorbant le froid dans le plan galactique. Crédit : Snowden et al., 1997

À l’œil humain, le ciel nocturne interstellaire apparaît sombre, dépourvu d’espace. Mais les télescopes à rayons X capturent une vue complètement différente. Tel un feu d’artifice lointain, nos images de ciels radiographiés révèlent un univers débordant d’activité. Ils font allusion à des explosions cosmiques inconnues venant de quelque part plus profondément dans notre galaxie.


Pour aider à trouver la source de ces mystérieux rayons X, l’astronome de Madison Dan McCammon de l’Université du Wisconsin et son équipe lancent un quantummètre à rayons X, ou quantificateur XQC. XQC effectuera son septième vol dans l’espace à bord d’une fusée suborbitale de la NASA. Cette fois-ci, XQC observera une tache de lumière X avec une résolution énergétique 50 fois meilleure que jamais auparavant, une clé pour révéler sa source. La fenêtre de lancement s’ouvre au centre spatial d’Arnhem d’Equatorial Launch Australia dans le Territoire du Nord, en Australie, le 26 juin 2022.

Alors que l’atmosphère terrestre absorbe les rayons X, nos premières vues des rayons X cosmiques attendent l’ère spatiale. En juin 1962, les physiciens Bruno Rossi et Riccardo Giacconi lancent le premier détecteur de rayons X dans l’espace. Le vol a révélé les premières sources de rayons X en dehors de notre soleil : Scorpius X-1, un système stellaire binaire à environ 9 000 années-lumière, ainsi qu’une lueur diffuse dans le ciel. Cette découverte a établi le domaine de l’astronomie des rayons X et a ensuite valu à Giacconi une part du prix Nobel de physique 2002.

Cette animation montre les deux sources alternatives de rayons X réalisées par la mission XQC. Crédit : Centre de vol spatial Goddard de la NASA

Les scientifiques ont maintenant cartographié le ciel aux rayons X de manière très détaillée avec l’aide d’autres missions de rayons X de la NASA. Cependant, il existe de nombreux points lumineux dont les sources sont inconnues. Pour le prochain vol, McCammon et son équipe cibleront une tache de lumière à rayons X qui n’est que partiellement visible depuis l’hémisphère nord.

« Il couvre une grande partie de la galaxie, mais nous devions être dans l’hémisphère sud pour voir cette partie du ciel », a déclaré McCammon. « Nous attendons depuis longtemps cette expédition en Australie. »

Les scientifiques pensent que le patch de rayons X provient d’un gaz chaud et diffus chauffé par des supernovae, l’explosion brillante d’étoiles mourantes. La mission XQC étudie deux sources possibles, comme le montre le graphique ci-dessous.

Une possibilité est que les rayons X proviennent de gaz chauffés par des supernovae de « type Ia », les affres mourantes d’étoiles massives qui vivent des dizaines à des centaines de millions d’années. L’intérieur de notre galaxie contient une concentration de ce type de supernova suffisamment élevée pour chauffer le patch de rayons X sur lequel McCammon fait des recherches.

Une autre source possible est les supernovae de « Type II ». Les étoiles derrière une supernova de type II sont plus massives, brûlent plus brillantes et plus chaudes et vivent quelques millions d’années avant qu’une supernova ne se produise. Ils se produisent dans des régions de formation active d’étoiles, telles que celles de l’un des bras spiraux internes de notre galaxie.

Pour caractériser ces possibilités, XQC analysera la lumière des rayons X, à la recherche de traces d’oxygène et de fer. Plus d’oxygène indique des supernovae de type II, tandis que moins d’oxygène indique des supernovae de type I. La physique sous-jacente est complexe mais découle en fin de compte de la durée pendant laquelle les étoiles ont brûlé avant d’entrer en éruption. Les étoiles plus petites derrière les supernovae de type Ia brûlent plus longtemps, laissant derrière elles moins d’oxygène que les supernovae de type II.

Bien sûr, le vol obtiendra probablement plus d’informations également. « Il s’agit d’une exploration avec une nouvelle capacité – nous voulons voir ce que nous pouvons voir », a déclaré McCammon. « Chaque fois que nous regardons le ciel aux rayons X dans une nouvelle capacité, cela s’avère plus complexe que nous ne le pensions. »

Après le voyage, l’équipe prévoit de récupérer l’appareil. Il prendra sa retraite aux laboratoires nationaux d’Oak Ridge dans le Tennessee, où il participera aux expériences de laboratoire.

Ce vol sera le dernier vol de XQC dans l’espace, mais le premier du nouveau réseau de fusées du centre spatial d’Arnhem à East Arnhem, en Australie. Le XQC fait partie d’une campagne de trois fusées lancée à distance en juin et juillet 2022, la première fois que la NASA est lancée depuis l’Australie depuis 1995.


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la citation: NASA’s Sounding Rocket Mission Searches for a Source of X-rays Emitted from the Inner Galaxy (2022, 21 juin) Extrait le 21 juin 2022 de https://phys.org/news/2022-06-nasa-rocket-mission- source-x-rays.html

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