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La Chine lance la Sonde Einstein EP dit “œil de homard” pour dévoiler les mystères de l’univers des rayons X.

/// La Chine a lancé la semaine dernière un observatoire des rayons X équipé d'un télescope inhabituel inspiré de la structure des yeux de homard pour recueillir de nouvelles données sur les sursauts gamma, les supernovae et les étoiles absorbées par les trous noirs. Le Sonde Einstein (illustration ci-dessus) - un projet conjoint de l'Académie chinoise des sciences, de l'Agence spatiale européenne et de l'Institut Max Planck de physique extraterrestre - capturera également des rayons X provenant d'événements violents générant des ondes gravitationnelles, tels que la collision de deux étoiles à neutrons. Le télescope est équipé d'un instrument d'observation, inspiré de l'œil du homard, doté de microtubes carrés pouvant acheminer les rayons X provenant de nombreuses directions vers un seul détecteur - c'est la première fois que cette approche est intégrée à un télescope majeur. L'instrument peut balayer l'ensemble du ciel nocturne en moins de 5 heures, lui permettant de découvrir des sources émettrices de rayons X transitoires et d'alerter les astronomes pour des observations de suivi. ///

La Chine lance la Sonde EP Einstein, dit “œil de homard” pour dévoiler les mystères de l’univers des rayons X.

La Chine a lancé son Sonde Einstein tôt mardi pour détecter les émissions de rayons X provenant de phénomènes cosmiques violents et éphémères en utilisant une optique novatrice inspirée de l’œil de homard. Une fusée a décollé du Centre de lancement de satellites de Xichang, dans le sud-ouest de la Chine, le 9 janvier. La China Aerospace Science and Technology Corp. (CASC) a confirmé le succès du lancement dans l’heure qui a suivi. La Sonde Einstein (EP) fait partie des efforts croissants de la Chine dans le domaine stratégique des sciences spatiales. Le vaisseau spatial passera au moins trois ans à observer des interactions lointaines et violentes, telles que des événements de perturbation de marée, où des étoiles sont déchirées par des trous noirs supermassifs, des supernovae, et détectera et localisera les contreparties électromagnétiques de haute énergie aux événements d’ondes gravitationnelles. 
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En captant les émissions de rayons X de la bande molle provenant d’étoiles déchirées par des trous noirs massifs, la sonde pourrait fournir de nouvelles informations sur la manière dont la matière stellaire tombe dans les trous noirs, ainsi que sur les phénomènes complexes et rares de la formation de jets de matière ionisée émis par ces événements. Le vaisseau spatial EP de 1 450 kilogrammes opérera sur une orbite à une altitude de 600 kilomètres et une inclinaison de 29 degrés. De là, il observera le ciel avec un télescope à rayons X à champ large (WXT). Celui-ci utilise une optique de pointe “à œil de homard” pour permettre à la sonde d’observer des événements de rayons X plus en profondeur et plus largement qu’auparavant. 

Il fait suite à une démonstration d’une mission de module d’optique “œil de homard” lancée fin 2022. Le WXT combine 12 des modules testés en 2022 pour fournir un champ de vision de 3 600 degrés carrés. L’instrument utilise une technique de réflexion, inspirée des yeux de homards, composée de pores carrés parallèles disposés sur une sphère. Les multiples tubes carrés guident les rayons X jusqu’à un détecteur de lumière CMOS. L’Agence spatiale européenne a contribué à la mission en apportant son soutien aux tests et à l’étalonnage des détecteurs et des éléments optiques du WXT. Les stations terrestres de l’ESA seront également impliquées dans le téléchargement des données depuis EP. La mission utilisera également la constellation de satellites de navigation Beidou de la Chine pour permettre le relais rapide des données d’alerte vers le sol.

La force de la Sonde Einstein réside dans sa capacité à observer presque l’ensemble du ciel nocturne en environ 5 heures avec une grande sensibilité, grâce à la technique de l’œil de homard”, a déclaré Erik Kuulkers, scientifique de projet à l’ESA, à SpaceNews. “Elle est ainsi capable de capturer tout événement transitoire imprévisible en lumière X.”

“Alimentée par des événements cosmiques tumultueux, la lumière X provenant de sources astronomiques est très imprévisible. Pourtant, elle porte des informations fondamentales sur certains des objets et phénomènes les plus énigmatiques de notre univers”, explique Kuulkers. “Les rayons X sont associés aux collisions entre étoiles à neutrons, aux explosions de supernovae, à la matière tombant sur des trous noirs ou des étoiles hyper-denses, ou aux particules de haute énergie expulsées des disques de matière incandescente autour de tels objets exotiques et mystérieux.”

EP dispose d’une capacité de traitement des données à bord et de capacités de suivi autonomes. Cela signifie que le Télescope de suivi des rayons X (FXT) de la sonde – un instrument à champ de vision plus étroit mais plus sensible développé en collaboration avec l’Europe – peut être rapidement orienté après que le WXT détecte un événement en rayons X.

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En permettant aux scientifiques d’étudier rapidement ces événements de courte durée, EP contribuera à identifier l’origine de nombreuses impulsions d’ondes gravitationnelles observées sur Terre grâce au domaine émergent de l’astronomie des ondes gravitationnelles. l’ESA aura accès à 10 % des données générées par EP en échange des contributions de l’agence à la mission. Les données seront distribuées aux membres de l’équipe scientifique européenne de la Sonde Einstein. “Leur intérêt est diversifié, de l’émission aurorale sur Jupiter aux interactions étoile-planète par le biais d’observations en rayons X, aux éruptions sur des étoiles à neutrons isolées ou dans des systèmes binaires avec une étoile à neutrons compagne, et à l’ingestion instable de matière par un trou noir supermassif dans d’autres galaxies.”

EP pourrait également fournir des informations sur d’autres phénomènes, notamment les magnétars, les noyaux actifs de galaxies, les sursauts gamma décalés vers le rouge et les interactions entre les comètes et les ions du vent solaire.

La Chine a commencé à lancer des missions dédiées à la science spatiale en 2015 avec sa sonde de matière noire DAMPE. La mission faisait partie du programme de priorités stratégiques (SPP) de l’Académie chinoise des sciences (CAS). EP a été approuvé en 2017 dans le cadre d’une deuxième phase du SPP. Une troisième série plus large de missions du SPP est actuellement en cours d’examen par la CAS. Les propositions comprennent un orbiteur de Vénus, une constellation de petits satellites lunaires, des télescopes de chasse aux exoplanètes, un retour d’échantillon d’astéroïdes, et plus encore. Les sélections finales ont cependant été retardées sans explication. Le Moniteur d’Objets Variables Astronomiques Spatiaux Multibandes sino-français (SVOM) est également prévu pour être lancé au printemps 2024. Le lancement d’EP était le premier lancement de la CASC en 2024 et la deuxième mission orbitale chinoise dans l’ensemble. Il a suivi le lancement le 5 janvier de quatre satellites d’occultation radio Tianmu-1 GNSS via une fusée solide Expace Kuaizhou-1A. La mission la plus en vue de la Chine en 2024 sera la mission de retour d’échantillon de la face cachée de la lune Chang’e-6. L’entreprise complexe nécessitera le lancement du satellite relais lunaire Queqiao-2 avant la mission principale. PÉKIN, 10 janvier (Xinhua) – Le nouveau satellite astronomique X-ray Einstein Probe (EP) lancé par la Chine a adopté une technologie de pointe inspirée du fonctionnement des yeux du homard, marquant une percée pour la Chine dans le domaine de la science spatiale. L’EP a été construit dans le cadre d’un effort collaboratif international dirigé par la Chine. L’Agence spatiale européenne et l’Institut Max Planck de physique extraterrestre en Allemagne ont participé conjointement au développement du projet. L’Agence spatiale française a fourni des antennes VHF (très haute fréquence) pour l’EP.

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Façonnée comme une fleur de lotus à double pistil avec 12 pétales épanouis dans l’espace, la Sonde Einstein (EP) est conçue pour détecter les éruptions dans l’univers à des longueurs d’onde de rayons X. Chaque “pétale” est un télescope X-ray spécial. Sur chaque “pétale”, il y a 36 imageurs microporeux, chacun contenant près d’un million de trous carrés plus fins qu’un seul brin de cheveu.

Les chercheurs de l’EP, disent que la fabrication d’un télescope X-ray capable de focaliser et de prendre des photos sur un champ très large est très délicate. Il faut considérer que les photons de rayons X ont des longueurs d’onde très courtes et des énergies élevées. Ils sont extrêmement pénétrants et interagissent facilement avec les atomes, ce qui rend difficile de les focaliser par réfraction ou réflexion comme la lumière visible, si vous jetez une pierre dans l’eau, la pierre est trop lourde et elle coulera au fond, mais si vous jetez la pierre contre l’eau à un angle très petit, la pierre peut rebondir à la surface. De même, si un rayon X forme un angle très petit avec une surface réfléchissante, alors il est possible que le rayon X forme une réflexion. Cette réflexion peut ensuite être utilisée pour focaliser et créer une image”,

À cet égard, les scientifiques se sont inspirés de la structure oculaire unique des homards, une idée d’abord proposée par l’astronome américain Roger Angel. Auparavant des biologistes avaient découvert que l’œil du homard est différent de celui des autres animaux. Les yeux de homard sont constitués de nombreux petits tubes carrés qui pointent vers le même centre sphérique. Cette structure permet à la lumière de toutes les directions de se refléter dans les tubes et de converger sur la rétine. Cela confère au homard un large champ de vision. Les scientifiques ont simulé l’œil de homard pour créer un télescope capable de détecter les rayons X dans l’espace.

Grâce à la coopération avec d’autres organisations, le Laboratoire d’imagerie par rayons X des Observatoires astronomiques nationaux de la Chine (NAOC) a commencé les travaux de recherche et développement sur la technologie d’imagerie par rayons X à œil de homard en 2010.

“Après des années d’efforts, nous avons enfin réalisé une percée technologique”, a déclaré Zhang Chen, assistant du chercheur principal de l’EP.

L’équipe a effectué des tests de validation de la technologie sur le télescope Lobster Eye Imager for Astronomy (LEIA) – un précurseur de l’instrument EP – qui a été lancé en juillet 2022. Les tests ont révélé le premier lot de clichés grand champ du ciel en rayons X au monde capturés par le LEIA.

Selon Zhang, les télescopes X-ray précédents n’avaient qu’un champ de vision d’environ la taille de la Lune vue depuis la Terre, tandis que le champ de vision de l’EP pouvait être aussi grand que environ 10 000 Lunes.

Pour la première fois, la surveillance grand champ du ciel entier et la focalisation et l’imagerie en rayons X ont été réalisées simultanément, ce qui permet une surveillance efficace des changements en rayons X des corps célestes, a ajouté Zhang.

De plus, l’EP innove également en installant des capteurs CMOS, qui peuvent traiter avec une bonne résolution spectrale et une vitesse rapide. “Nous avons réalisé l’application de capteurs CMOS pour les observations astronomiques en rayons X dans l’espace. C’est une innovation dans la technologie de détection en astronomie en rayons X”, a déclaré Ling Zhixing, scientifique du NAOC.

L’EP, lancé mardi depuis le Centre de lancement de satellites de Xichang dans la province du Sichuan, dans le sud-ouest de la Chine, renforce une fois de plus la flotte de satellites de sciences spatiales du pays dans l’immensité de l’espace, qui comprend l’Explorateur de particules de matière noire, les Expériences quantiques à l’échelle spatiale, le Télescope de modulation de rayons X durs et l’Observatoire spatial solaire avancé.

“Alors que l’Europe, les États-Unis et le Japon développent la science spatiale depuis plus d’un demi-siècle, la science spatiale en Chine en est encore à son stade initial de développement. Cependant, nous avons progressé rapidement au cours des 20 dernières années et nous sommes entrés dans l’avant-garde internationale dans certains domaines”, a ajouté Yuan.

La technologie du télescope à œil de homard révolutionnera la surveillance du ciel en rayons X et montre le fort potentiel scientifique de la mission de la Sonde Einstein, a déclaré Paul O’Brien, responsable de l’astrophysique à l’École de physique et d’astronomie de l’Université de Leicester.

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/// Le télescope recherchera des éclats de rayons X émis par des objets cosmiques mystérieux et fascinants tels que les étoiles à neutrons et les trous noirs. ///

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