mercredi 4 janvier 2017

Une nouvelle mission spatiale à l'assaut des trous noirs


C’est désormais officiel, la NASA vient de sélectionner sa nouvelle mission scientifique. Elle étudiera les trous noirs et les pulsars. Ce télescope spatial se nomme IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) et devrait se retrouver en orbite en 2020.





Comme son nom l’indique, IXPE pourra produire des images des zones d’émission de rayons X ainsi que des mesures de polarisation de ces rayonnements. Ce sont les disques de matière fortement échauffés en accrétion autour des trous noirs de toutes tailles ainsi qu’autour de certaines étoiles à neutrons qui vont être étudiés en détail. IXPE emportera trois télescopes qui permettront d’étudier les environnements extrêmes et turbulents où sont rencontrés les champs gravitationnels, électriques et magnétiques les plus intenses. La polarisation des rayons X qui sont émis par la matière en accrétion autour des trous noirs offre un outil incomparable pour ce type d’études.

IXPE entre dans le cadre du grand programme Astrophysics Explorers de la NASA qui avait lancé un appel à propositions en septembre 2014. Parmi les 14 propositions reçues, trois avait été présélectionnées pour être approfondies et IXPE est finalement sortie vainqueur de la sélection. Le comité de sélection a estimé que cette mission avait le plus fort potentiel scientifique ainsi que le plan de développement le plus faisable dans le temps imparti. Les deux autres finalistes étaient les projets SPHEREx: un relevé « ciel entier » en proche infra-rouge proposé par James Bock du California Institute of Technology, et PRAXyS: (Polarimeter for Relativistic Astrophysical X-ray Sources), un projet assez similaire à IXPE, soumis par Keith Jahoda du Goddard Space Flight Center de la NASA.
Le programme des Explorers de la NASA offre depuis 1958 un accès à des missions spatiales scientifiques relativement aisé car à faible coût et le plus souvent très performantes. C’est notamment le Explorer 1 qui avait découvert en 1958 les ceintures de Van Allen, plus près de nous, parmi les missions du programme Explorers qui ont marqué ou marquent encore l’astrophysique actuelle par leurs résultats, on peut citer les missions Cosmic Background Explorer (COBE) qui avait imagé en 1990 pour la première fois le fond diffus cosmologique, ainsi que son successeur WMAP en 2001, ou encore GALEX en 2003, Swift lancé en 2004 et toujours actif, WISE en 2009 pour l’infra-rouge, et NuSTAR en 2012 déjà pour l’étude des rayons X.

IXPE sera dirigé par Martin Weisskopf du Marshall Space Flight Center et intégré par la société américaine Ball Aerospace. Le cœur du multi-télescope, les détecteurs à rayons X polarimètres, seront développés quant à eux en Europe par l’agence spatiale italienne. La mission coûtera en tout 188 millions de dollars, lancement compris, et durera plusieurs années.

Les performances attendues de IXPE en polarimétrie des rayons X devraient permettre de déterminer, notamment, quel est le bon modèle théorique pour les pulsars, en observant le plus célèbre d’entre eux, le pulsar du Crabe, dont il pourra fournir une cartographie de polarisation de ses jets. Les chercheurs américano-italiens à la tête de ce futur instrument ont déjà identifié plusieurs centaines d’objets qui pourraient être observés en polarimétrie X par IXPE : des trous noirs et des pulsars, galactiques et extragalactiques, cachés dans des noyaux actifs de galaxies, des résidus de supernova ou autres nébuleuses de vent de pulsar. On espère surtout qu’il se penchera dans le futur sur des sources encore non répertoriées…


Sources :


The Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE)
Martin C. Weisskopf et al.
Results in Physics Volume 6 (31 october 2016)


Illustration :

Vue d’artiste de l’observatoire IXPE (NASA)