Arrivé en L2, Spektr-RG démarre ses observations scientifiques

Le télescope spatial Spektr-RG a décollé sur le lanceur Proton-M le 13 juillet 2019 [(re)lire Spektr-RG, un nouveau télescope spatial en Rayons-X]. L’objectif principal de la mission est d'établir une carte de tout le ciel dans les plages du spectre des rayons X à basse énergie (0,3-8 keV) et à haute énergie (4-20 keV) avec une sensibilité sans précédent.

100 jours de vol pour arriver à destination

Après plusieurs semaines de vol, le satellite est arrivé le 21 octobre à sa destination finale, le point d'équilibre Lagrange L2 Terre-Soleil, à près de 1,5 million de kilomètres de la Terre.
Illustration des points de Lagrange Terre-Soleil et du positionnement de Spektr-RG autour de L2 (crédit IKI)
Il aura fallu seulement 2 corrections de trajectoire pour se placer en orbite autour de ce point théorique L2. Pendant le vol de croisière, plusieurs tests ont été réalisés afin de vérifier le bon fonctionnement de tous les équipements à bord. Les observations scientifiques vont désormais se dérouler pendant six ans et demi, dont 4 ans en mode balayage du ciel étoilé, et deux ans et demi en mode d'observation ponctuelle d'objets dans l'univers.  

Les télescopes testés avant le début des opérations scientifiques

Le télescope comprend en fait deux instruments pour observer la voûte céleste en rayons X : ART-XC et eROSITA.
Schéma de Spektr-RG présentant les 2 instruments eROsita et ART-XC (crédit IKI- RussianSpaceWeb)

Le 30 juillet, la première image de ART-XC était dévoilée [(re)lire Premières images du télescope spatial Spektr-RG].
Première image par les 7 télescopes de ART-XC embarqués sur le satellite Spektr-RG : le pulsar Cen X-3 (credit IKI)
Fin septembre, une nouvelle image obtenue avec le télescope ART-XC montrait deux sources dans la région du centre galactique : les systèmes binaires à rayons X de faible masse SLX 1744-299 et SLX 1744-300. Ce sont des objets dans lesquels les étoiles à neutrons sont des objets compacts, à la surface desquels des explosions thermonucléaires se produisent parfois. Une telle explosion d'une source de SLX 1744-300 a déjà été enregistrée avec le télescope ART-XC. La résolution angulaire du télescope a permis de les voir comme deux objets séparés, ainsi que de distinguer visuellement la nébuleuse des Souris (NGC 4676). À gauche une image de la même région du ciel prise par le télescope russe ART-P à bord du télescope spatial Granat dans les années 1990. Sa résolution angulaire n'était alors pas suffisante pour "séparer" ces objets. À droite, la même zone par le télescope spatial à rayons X NuSTAR de la NASA.
Les systèmes binaires SLX 1744-299 et SLX 1744-300 et la nébuleuse de la souris. De gauche à droite : images des télescopes ART-P / Greanat, ART-XC / Spektr-RG, NuSTAR
L'une des caractéristiques les plus importantes d'un télescope à rayons X est sa résolution angulaire, la capacité de séparer deux étoiles proches. Étant donné que les télescopes à rayons X fonctionnent toujours dans des conditions de rayonnement difficiles et avec un large fond de particules chargées, une bonne résolution angulaire vous permet de voir des objets plus pâles. Cette image a ainsi permis de vérifier les capacités de résolution angulaire de ART-XC.  

Premières images de eRosita

La mise en service de l'instrument eROSITA a par contre connu du retard. Des anomalies dans les commandes électroniques des caméras d'eROSITA avaient été détectées selon le DLR, l'agence spatiale allemande en charge des opérations de l'instrument. Après analyse, les problèmes ont été estimés non critiques. Depuis le 13 octobre, les sept modules du télescope à rayons X observent simultanément le ciel. Le 27 août 2019, la première image radiographique a été obtenue à partir d'un des sept modules du télescope allemand eRosita. Sur l'image d'une partie du ciel d'une superficie d'environ un degré carré, des dizaines de sources de rayons X sont visibles : principalement les noyaux actifs de galaxies et de quasars. L'image est affichée dans la plage d'énergie comprise entre 0,5 et 2 keV, et la durée d'exposition était d'environ 2 000 secondes.
Première image au rayons X de eRosita (crédit consortium eRosita)
L'image suivante montre les résultats des observations du ciel galactique à 2 × 2 degrés, réalisées les 26 et 27 août 2019. L'image a été obtenue en combinant plusieurs observations ponctuelles et des observations en mode balayage. Une exposition effective au champ central équivaut à environ 6 000 secondes (environ deux heures) d'observations effectuées par les sept modules du télescope eROSITA.
L'image résultante contient des centaines de sources de rayons X. La plupart des objets visibles dans l'image sont des quasars (trous noirs supermassifs qui émettent en raison de la libération d'énergie gravitationnelle par une substance tombant dans un trou noir). Ces quasars sont si brillants aux rayons X qu'ils sont visibles même à des distances cosmologiques. Certains des objets sont identifiés avec les noyaux actifs de galaxies pas trop lointaines et même avec des étoiles avec des couronnes de rayons X très lumineuses dans notre galaxie. Le point diffus clair dans le coin supérieur droit est un amas massif de galaxies appelé ACO 329. Les amas de galaxies sont l'un des objets les plus massifs de l'univers. Environ 85% de leur masse est constituée de «matière noire» de nature inconnue, et seulement 15% environ sont apportés par les étoiles de milliers de galaxies (dont nous voyons la lumière) et un gaz intergalactique chaud raréfié à une température de plusieurs dizaines de millions de degrés émettant des rayons X. Ce sont ces rayons X que voit eROSITA.

Première image scientifique pour eRosita

Les scientifiques ont effectué les premières observations scientifiques officielles avec eROSITA entre le 17 et le 19 octobre. Une des images publiées le 22 octobre montre le Grand Nuage de Magellan, une galaxie satellite de notre Voie Lactée, "proche" de 170 000 années-lumière.
Grand Nuage de Magellan observé avec les modules du télescope eROSITA (Crédit: F.Haberl, M. Freyberg et C. Maitra, MPE / IKI)
Des nuages ​​de gaz super-chaud, visibles par un télescope à rayons X mais pas par un télescope observant en lumière visible, dominent l'image eROSITA du Grand Nuage de Magellan. Parmi les autres sources de lumière vive, l’image montre le reste brillant laissé par l’explosion d’une supernova détectée en 1987 qui s’estompe. Cette région a souvent été observée avec d'autres télescopes à rayons X. La comparaison directe avec les images précédentes montre les performances réelles d'eROSITA. "C’est un moment charnière dans la vie du télescope, car c’est la première fois que nous constatons la qualité du système dans son ensemble", a déclaré Thomas Mernik, responsable de projet eROSITA au DLR, l’agence spatiale allemande. "Avec ses observations du grand nuage Magellanic, eROSITA a démontré ses capacités avec un effet impressionnant. Nous avons obtenu des images nettes comme du rasoir avec remarquablement peu de bruit de fond. Ces premières impressions nous permettent d'anticiper de grandes choses dans les années à venir. ”   L'autre image publiée montre une paire de galaxies situées à 800 millions d'années-lumière. Les images proviennent d'une série d'expositions utilisant les sept modules de miroirs individuels d'eROSITA.
Deux amas de galaxies en interaction, A3391 et A3395 (Crédit: T. Reiprich (Univ. Bonn), M. Ramos-Ceja (MPE), F. Pacaud (Univ. Bonn), D. Eckert (Univ. Gen.), J. Sanders (MPE), N. Ota (Univ. Bonn), E. Bulbul (MEP), V. Ghirardini (MEP), MEP / IKI)
  Ces observations de deux amas de galaxies en interaction illustrent le pouvoir d'imagerie d'eROSITA, conçu pour détecter et cartographier des structures massives à travers l'univers. Les observations aideront les astronomes et les cosmologues à déterminer la répartition de la masse dans l’univers, ce qui permettra de mieux contraindre les modèles relatifs à la nature de l’énergie noire. "Les rayons X nous donnent une vision unique de l'Univers, cachée dans la lumière visible", a déclaré Kirpal Nandra, directeur de l'astrophysique des hautes énergies à l'Institut Max Planck de physique extraterrestre (MPE). «En regardant une étoile apparemment normale, les rayons X permettent d’observer une étoile naine blanche ou à neutrons en orbite en train de dévorer son compagnon. La lumière visible montre la structure d'une galaxie tracée par ses étoiles, mais les rayons X sont dominés par des trous noirs supermassifs qui se développent à leur centre. Les rayons X révèlent les énormes réservoirs de gaz qui les remplissent et tracent la structure de la matière noire de l'univers"
Sources principales de l'article : Roscosmos et DLR.

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