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    Le satellite à rayons X XMM-Newton fête ses 20 ans dans l'espace

    Cette illustration montre la mission à rayons X XMM-Newton, le plus gros satellite scientifique construit par l'ESA (Agence spatiale européenne) à ce jour, en orbite terrestre. Crédit : ESA/D. Ducros

    Il y a deux décennies, le 10 décembre, 1999, une fusée Ariane 5 est montée dans le ciel du matin depuis Kourou, Guyane Française. Il a mis en orbite la mission multi-miroirs à rayons X (XMM-Newton), le plus grand vaisseau spatial scientifique jamais construit par l'ESA (Agence spatiale européenne) et un satellite pionnier pour l'étude de l'univers avec différents types de lumière. XMM-Newton a étudié plus d'un demi-million de sources de rayons X, y compris les supernovae, les trous noirs destructeurs d'étoiles et les étoiles à neutrons ultradenses.

    "Lorsque l'ESA a lancé XMM-Newton il y a 20 ans, il est immédiatement devenu l'un des télescopes spatiaux clés que les astronomes ont utilisés pour faire progresser leur compréhension de l'univers, " a déclaré Paul Hertz, directeur de la division d'astrophysique au siège de la NASA à Washington. "L'ESA doit être félicitée pour avoir mis XMM-Newton à la disposition de la communauté scientifique internationale et permis une montagne de découvertes scientifiques."

    La NASA a fourni des ressources pour deux des instruments clés de la mission. L'agence finance également le Guest Observer Facility du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, qui soutient l'utilisation de XMM-Newton par la communauté scientifique américaine. Plus d'un tiers du temps d'observation du satellite est attribué à des astrophysiciens basés aux États-Unis.

    Les rayons X permettent aux scientifiques de sonder des choses telles que les étoiles, les débris stellaires des restes de supernova, et les environnements extrêmes autour des trous noirs. La lumière à haute énergie ne peut pas pénétrer dans l'atmosphère terrestre, ce type de données doit donc être collecté dans l'espace.

    L'ESA a conçu XMM-Newton avec trois grands, télescopes co-alignés pour capturer autant de rayons X que possible sur un large champ de vision, équivalent à la taille apparente de la Lune vue de la Terre. Les télescopes envoient la lumière collectée aux instruments du satellite.

    La caméra européenne d'imagerie photonique a été développée par une grande collaboration comprenant l'Institut Max Planck de physique extraterrestre en Allemagne et dirigée par Martin Turner à l'Université de Leicester en Angleterre. L'instrument produit des images qui permettent aux scientifiques de suivre l'évolution de la luminosité des sources au fil du temps, fournissant des informations sur les températures et l'environnement des cibles.

    Les atomes dans les environnements extrêmes autour des trous noirs ou dans les débris stellaires perdent des électrons et produisent des rayons X caractéristiques. Le spectromètre à réseau de réflexion de XMM-Newton peut détecter les signaux d'éléments spécifiques tels que l'oxygène, azote, carbone ou fer. Le développement global du spectromètre a été dirigé par Bert Brinkman de l'Institut néerlandais de recherche spatiale. Steven Kahn, puis à l'Université Columbia à New York, a dirigé le développement des réseaux financés par la NASA, qui diffusent la lumière captée par les télescopes pour révéler les éléments.

    Regardez les scientifiques réfléchir au 20e anniversaire de XMM-Newton. La mission, dirigé par l'ESA (Agence spatiale européenne), a considérablement amélioré notre compréhension du cosmos grâce à des observations détaillées aux rayons X. La NASA a financé deux de ses trois instruments, y compris le télescope de surveillance optique/UV, qui a fait de XMM-Newton l'un des premiers observatoires multi-longueurs d'onde dans l'espace. Crédit :Goddard Space Flight Center de la NASA

    Les événements cosmiques rarement, si jamais, émettre un seul type de lumière. La NASA a pris en charge le télescope de surveillance optique/UV de XMM-Newton, qui étudie les objets aux longueurs d'onde visibles et UV, faisant de XMM-Newton un satellite multi-longueurs d'onde. Le développement global du télescope a été dirigé par Keith Mason du Mullard Space Science Laboratory en Angleterre. Précédemment, les mesures simultanées aux rayons X et optiques/UV n'étaient possibles qu'en coordonnant les observations entre les satellites et les télescopes au sol. Mais collecter un flux constant de données depuis le sol pourrait être compliqué par les nuages ​​et le fait que les télescopes doivent observer la nuit.

    "Notre pensée était que si nous pouvions faire toutes les observations à partir d'une seule plate-forme dans l'espace, ce serait beaucoup plus efficace, " a déclaré France Córdova, aujourd'hui directeur de la National Science Foundation à Alexandrie, Virginie, qui a dirigé le développement des contributions américaines au télescope. "Penser qu'après 20 ans, tous les instruments fonctionnent encore harmonieusement ensemble est absolument incroyable, " elle a dit.

    Tous les composants du satellite ont été intégrés au Centre européen de recherche et de technologie spatiales de Noordwijk, Pays-Bas, avant d'être expédié 4, 600 milles (7, 300 kilomètres) outre-mer à Kourou sur le cargo français MN Toucan.

    Depuis son lancement, les scientifiques ont utilisé XMM-Newton pour en savoir plus sur les étoiles à neutrons, les noyaux broyés des étoiles massives, dans les débris des explosions de supernova qui les ont créés. Le satellite a détecté la première diminution soudaine de spin observée sur un pulsar accréteur, une étoile à neutrons en rotation rapide alimentée par du gaz venant d'un voisin stellaire.

    Les rayons X rebondissent tout autour des environnements proches des trous noirs. Ces « échos » de rayons X peuvent nous aider à cartographier la zone tout comme le sonar utilise des ondes sonores pour cartographier le fond de l'océan. XMM-Newton scientists first used the technique to map the region around a monster black hole in 2012. The satellite has also watched the earliest moments of tidal disruptions, cataclysmic events that occur when unlucky stars stray too close to black holes.

    "Normal" matter—from protons to planets—only makes up 5% of the universe, and for years, scientists could only account for half of it. XMM-Newton's detailed observations showed that at least some of the missing material hides in the intergalactic medium, the web of hot gas between galaxies. The rest of cosmic matter is called dark matter. XMM-Newton's surveys and source catalogs helped astrophysicists calculate exactly how much of this mysterious substance resides in galaxy clusters.

    "XMM-Newton has revealed the universe's X-ray secrets to a generation of astronomers, " said Goddard's Kim Weaver, the NASA project scientist for the mission. "The satellite is projected to stay healthy through 2028, so the astrophysics community can look forward to another decade of exciting discoveries."


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