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Télescope spatial : Athena X va révolutionner notre connaissance de l’univers

28 mai 2019 à 9 h 00 min

Le futur observatoire spatial X de l’Agence spatiale européenne sera lancé au début des années 2030. Il embarquera X-ray Integral Field Unit, un instrument révolutionnaire qui a nécessité une étude de faisabilité pour s’assurer d’être en mesure de pouvoir le réaliser. Cette étude s’est conclue positivement, ouvrant la voie à un instrument qui promet des avancées majeures dans le domaine de l’astrophysique des hautes énergies.

Aujourd’hui, les questions scientifiques et les progrès technologiques déclenchent de nouveaux projets spatiaux pour répondre aux questions générées par les données des instruments qui précèdent ces futurs projets. Un cycle sans fin, qui pousse scientifiques et ingénieurs à réaliser des instruments très innovants, dont certains nécessitent des sauts technologiques significatifs.

Athena (Advanced Telescope for High ENergy Astrophysics), le futur observatoire spatial dans le X de l’Agence spatiale européenne n’échappe pas à cette règle. Le principal objectif de cet observatoire est de répondre aux grandes questions posées par le thème scientifique de l’univers chaud et dynamique. A savoir, comment «la matière ordinaire s’assemble pour former les structures que nous voyons aujourd’hui à grande échelle et comment les trous noirs naissent, évoluent et façonnent l’univers tel que nous l’observons», explique Étienne Pointecouteau, chercheur CNRS à l’Institut de recherche en astrophysique et planétologie (Irap) et responsable adjoint du conseil scientifique de l’instrument X-IFU d’Athena.

Pour cela, il sera doté de deux instruments principaux, dont le X-ray Integral Field Unit : un spectro-imageur haute résolution spectrale, bien plus puissant que ses prédécesseurs et qui promet des avancées majeures dans le domaine de l’astrophysique des hautes énergies. Pour vous donner une idée du saut de performance, X-IFU sera doté d’une résolution spectrale de 2,5 eV sur l’ensemble de son champ de vue de 5 arc-minutes, soit de 50 à 60 fois mieux que les performances actuelles des spectro-imageurs embarqués par XMM-Newton et Chandra.

Autre exemple, la surface collectrice des photons (en cm2) sera supérieure d’un facteur 45 à celle de l’observatoire spatial XRISM de la Jaxa (Japon), qui devrait voler avant nous (2021). Quant à la résolution spectrale, elle sera deux fois meilleure que celle du Japonais et la taille des pixels sera vingt fois plus petite, ce qui donnera à X-IFU des images de bien meilleure qualité. «Le X-IFU est considéré comme l’instrument le plus ambitieux jamais considéré pour une mission spatiale», précise Didier Barret, chercheur CNRS à l’Irap et responsable scientifique du consortium X-IFU. La matrice de détecteurs (microcalorimètres), l’électronique de lecture et la chaîne cryogénique (les détecteurs seront refroidis à une température proche du zéro absolu), sont les technologies les plus innovantes. Pour s’assurer que le concept de l’instrument, défini par les exigences scientifiques, arrivera à des performances conformes aux spécifications émanant de l’équipe scientifique, une étude de faisabilité de 4 mois a été nécessaire.

Les conclusions de cette étude ont été présentées ce mardi 21 mai. L’agence spatiale européenne et le Centre national d’études spatiales ont confirmé la faisabilité de cet instrument. Celui-ci entre maintenant dans sa phase de définition préliminaire qui va durer environ 3 ans. Si le planning est respecté, la construction de X-IFU devrait débuter entre 2024 et 2028.


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