Un satellite astronomique de la NASA lancé le 9 décembre depuis le Kennedy Space Center sur une fusée SpaceX a commencé à observer l’univers en rayons X, lançant une mission pour étudier la nature des trous noirs et les squelettes super denses laissés par les étoiles explosées.

La mission Polarimetry Explorer, ou IXPE, Imaging X-ray a été lancée le 9 décembre à bord d’une fusée SpaceX Falcon 9, qui a transporté le satellite sur une orbite équatoriale unique à une altitude d’environ 600 kilomètres.

Après s’être séparé du lanceur Falcon 9, le vaisseau spatial IXPE de 727 livres (330 kilogrammes) a déployé ses panneaux solaires et passé une série de tests. Le 15 décembre, moins d’une semaine après le lancement, IXPE a étendu une flèche en forme d’origami qui contient les trois télescopes à rayons X du satellite, donnant au satellite une longueur d’environ 17 pieds (5,2 mètres) de bout en bout.

Le bras extensible est juste la bonne longueur pour permettre aux miroirs des télescopes de focaliser la lumière des rayons X sur les détecteurs à l’intérieur du corps principal de l’engin spatial, donnant au satellite IXPE la capacité d’enregistrer les ondes à haute énergie émises par les trous noirs, les étoiles de neutrons et des sources de rayons X invisibles pour les télescopes réglés pour observer dans d’autres longueurs d’onde.

« La mise en service s’est déroulée avec succès », a déclaré Martin Weisskopf, chercheur principal de l’IXPE au Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, en Alabama. « Les deux éléments les plus angoissants de la mise en service ont été le déploiement des panneaux solaires et le déploiement de la flèche. »

Une fois l’extension de la flèche terminée, les équipes au sol ont passé environ trois semaines à vérifier les capacités de manœuvre et de pointage de l’observatoire et à aligner les télescopes, selon la NASA.

« Toutes les fonctions du vaisseau spatial ont été activées et vérifiées lors de la mise en service », a déclaré Weisskopf lors d’une conférence de presse le 10 janvier lors d’une réunion de l’American Astronomical Society.

IXPE est l’une des nombreuses missions d’astronomie à rayons X du portefeuille de la NASA, mais c’est la première configuration à mesurer le signal de polarisation de la lumière des rayons X. Les télescopes précédents, qui devaient être dans l’espace pour détecter les rayons X cosmiques, avaient imagé sources de rayons X à haute résolution angulaire, mesuré leur spectroscopie ou leurs empreintes chimiques, et étudié la variation temporelle des signaux de rayons X.

« En effectuant cette mission, nous ajoutons deux variables à la boîte à outils d’astrophysique pour comprendre ces sources », a déclaré Weisskopf avant le lancement d’IXPE. « C’est le degré de polarisation et la direction associée à la polarisation. »

La polarisation de la lumière des rayons X est une mesure de la direction de son champ électromagnétique, un signal révélateur qui peut informer les astrophysiciens des environnements extrêmes autour des trous noirs et des objets supermassifs, y compris le trou noir supermassif au centre de la Voie lactée.

Weisskopf a déclaré le 10 janvier que les détecteurs IXPE, qui sont les premiers conçus pour mesurer la polarisation des rayons X depuis l’espace, ont observé des sources d’étalonnage de la lumière aux propriétés connues pour aider les équipes au sol à affiner l’alignement des télescopes de mission.

Les trois télescopes identiques d’IXPE peuvent mesurer l’énergie, la position, l’heure d’arrivée et la polarisation de chaque photon X qu’ils collectent.

Satisfaits que la mission IXPE soit prête pour sa campagne scientifique, les dirigeants de la NASA ont donné le feu vert pour que le vaisseau spatial commence sa première de ses observations astronomiques régulières le 11 janvier.

La première cible d’IXPE s’appelle Cassiopeia A, ou Cas A, un nuage géant de débris entourant une étoile à neutrons super dense à environ 11 000 années-lumière. Cassiopée A s’est formée il y a environ 350 ans lorsqu’une étoile estimée cinq fois plus massive que le Soleil a explosé en une violente supernova.

L’explosion a envoyé de la matière de l’intérieur de l’étoile dans l’espace dans toutes les directions à presque la vitesse de la lumière, laissant derrière le noyau effondré de l’étoile, une étoile à neutrons. Les observations de l’IXPE donneront un aperçu du champ magnétique entourant l’étoile à neutrons.

L’observatoire observera Cassiopée A pendant environ trois semaines. Il s’agit du premier des 33 objectifs scientifiques planifiés sélectionnés pour la première année de la mission IXPE, a déclaré Weisskopf.

Les planificateurs de la mission ont également réservé le temps d’observation de l’IXPE pour diriger ses télescopes vers des « cibles d’opportunité », telles que des caractéristiques ou des objets qui s’illuminent soudainement dans le ciel, a déclaré Weisskopf. « Donc, si quelque chose d’intéressant se présente, nous pouvons aller y jeter un œil. »

Le plan de vol a le temps d’observer environ 40 cibles globales au cours de la première année d’exploitation de l’IXPE. IXPE dirigera ses télescopes vers chaque cible pendant des jours ou des semaines, collectant de longues expositions aux rayons X pour permettre aux scientifiques de séparer les signaux polarisés du bruit de fond.

La NASA finance IXPE pour une mission principale de deux ans, qui, selon l’agence, vaut 214 millions de dollars, y compris le développement, le lancement et les opérations. Le vaisseau spatial n’a pas besoin de carburant de fusée pour viser ou manœuvrer en orbite.

IXPE est un partenariat entre la NASA et l’Agence spatiale italienne, qui a fourni les détecteurs de rayons X de la mission et une station au sol au Kenya pour recevoir les données scientifiques du satellite lorsqu’il survole.

Selon Weisskopf, la polarisation des rayons X peut révéler la rotation d’un trou noir aux scientifiques. Des calculs théoriques montrent que le degré de polarisation d’un signal de rayons X varie avec l’énergie du champ magnétique à sa source.

« Les trous noirs n’ont pas beaucoup de propriétés, mais l’une d’elles est le spin », a-t-il déclaré. « Il s’agit donc d’une utilisation très fascinante de la polarimétrie pour déterminer quelque chose sur la nature de sa source, et cette histoire est vraie dans de nombreux autres cas. »

D’autres cibles pour IXPE incluent le trou noir supermassif au centre de notre galaxie, connu sous le nom de Sagittaire A *. Les mesures IXPE pourraient confirmer si le trou noir était beaucoup plus brillant il y a quelques centaines d’années, comme le pensent certains scientifiques.

L’IXPE examinera également des cibles plus éloignées, telles que des blazers au centre d’autres galaxies. Les blazars ont de puissants jets de rayonnement qui sont dirigés directement vers la Terre.

La mission étudiera également la polarisation des rayons X des magnétars, qui ont les champs magnétiques les plus puissants de toutes les étoiles, environ mille milliards de fois plus puissants que le champ magnétique terrestre.

Suivez Stephen Clark sur Twitter : @ StephenClark1.