NuSTAR, Nouveau Télescope à Rayons X

On avait presque pris l’habitude de voir que l’astronomie dans l’espace coûtait des petites fortunes qui se comptaient en milliards de dollars, mais une astronomie en orbite innovante et de qualité peut aussi être très économe. C’est ce que montre le tout nouveau télescope à rayons X de la NASA.

Ce nouveau télescope spatial s’appelle NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array), et il ne coûte « que » 165 millions de dollars, ce qui est très peu comparé aux diverses sondes spatiales ou autres télescopes du type Hershel ou Kepler…

Le télescope NuSTAR (NASA/JPL)

NuSTAR est exclusivement dédié à l’observation des rayons X dits « durs », c’est-à-dire relativement énergétiques, qui sont produits principalement en périphérie des trous noirs supermassifs.

Sa mise en orbite sera particulière, et c’est aussi ce qui participe au faible coût de revient, puisqu’il va être embarqué sur une fusée Pégasus lancée depuis un avion porteur.

NuSTAR s’intéressera aux rayons X ayant une énergie comprise entre 5 keV et 80 keV, c’est-à-dire dans la plage encore inconnue, située exactement entre ce qu’observe le télescope Chandra X-Ray Observatory et ce que détecte le télescope Fermi (rayons gamma).

La fusée Pegasus larguée depuis son porteur

Les rayons X durs sont difficiles à focaliser car ils ont tendance à pénétrer dans la matière plutôt que de ce réfléchir dessus comme leurs cousins lumineux de plus faible énergie. Du coup, les scientifiques américains à l’origine de ce projet ont inventé de nouveaux types de miroir avec de nouveaux matériaux, sous forme de sandwiches de plusieurs centaines de films métalliques. Chaque couche réfléchit seulement un faible nombre de photon mais prises ensemble, elles permettent une forte réflexion, fournissant la meilleure sensibilité jamais atteinte pour ce type de système.

Mais ces rayons X sont si énergétiques (par rapport à la lumière ordinaire), qu’ils ne peuvent être réfléchis qu’à des très faibles angles, presque rasants. Les miroirs doivent alors être construits sous forme de 133 coquilles coniques à l’image de poupées russes, qui vont conduire les photons X par  réflexions successives vers un détecteur situé au fond du cône.

Des incidences rasantes signifient aussi la nécessité d’une très longue distance focale. On se rappelle que le  télescope X Chandra avec sa dizaine de mètres (et ses 2 milliards de dollars) tenait à peine dans le coffre de la navette spatiale.

Avec une longueur du même type, NuSTAR doit lui par contre tenir dans la petite fusée Pégase… Les scientifiques américains ont donc dû innover en imaginant un système replié sur lui-même qui devra se déployer une fois en orbite, le tout en 26 minutes, un beau challenge, certes risqué mais l’enjeu financier est très inférieur aux télescopes antérieurs…

C’est sur les noyaux actifs de galaxies que va se focaliser NuSTAR. Les noyaux actifs sont les cœurs des galaxies qui brillent de mille feux, hantés par des trous noirs de plusieurs millions à plusieurs milliards de masses solaires…

Vue d'artiste d'un AGN.

Et normalement, grâce à sa grande sensibilité, le télescope devrait découvrir de nombreux (plusieurs centaines prévus) nouveaux noyaux actifs de galaxies (AGN). Le but final est de mieux comprendre comment évoluent ces AGN et quel est leur rôle dans l’évolution des galaxies qui les abritent.

Les européens sont aussi intéressés par ce nouveau télescope américain, ils ont décidé d’offrir 10% du temps d’observation de leur satellite X XMM Newton à des observations conjointes avec NuSTAR. En observant simultanément les mêmes cœurs de galaxies, les astrophysiciens espèrent déceler comment tournent les trous noirs géants en étudiant d’éventuelles distorsions du spectre X émis. La mesure de la rotation des trous noirs géants peut permettre de mettre en lumière comment ces trous noirs parviennent à atteindre des masses de plusieurs milliards de soleil, soit en avalant d’autres trous noirs géants ou bien en absorbant lentement la matière de leur galaxie-hôte.

Ce nouveau télescope, qui sera lancé ce mois-ci, se révèle ainsi crucial pour l’ensemble de la communauté astrophysique, et qui plus est pour un coût tout à fait acceptable.

source : Nature (15 mars 2012)