Le 21 juin 2019, le vaisseau spatial Spektrum-Röntgen-Gamma (Spektr-RG / SRG) sera lancé depuis la steppe kazakhe, marquant le début d'un voyage passionnant. SRG réalisera le sondage allemand étendu ROentgen avec un télescope à rayons X Imaging Telescope Array (eROSITA) et son instrument partenaire russe ART-XC. Une fusée Proton transportera le vaisseau spatial du cosmodrome de Baïkonour vers sa destination, le deuxième point de Lagrange du système Soleil-Terre, L2, qui est à 1,5 million de kilomètres de la Terre.

En orbite autour de ce point d'équilibre, eROSITA se lancera dans la plus grande enquête jamais réalisée sur l'univers chaud. Le télescope spatial utilisera ses sept détecteurs de rayons X pour observer l'ensemble du ciel et rechercher et cartographier des sources chaudes telles que des amas de galaxies, trous noirs actifs, restes de supernova, Binaires à rayons X et étoiles à neutrons.

Walther Pelzer, membre du conseil d'administration de l'Administration spatiale du Centre aérospatial allemand (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR), dit, « Les « yeux » à rayons X d'eROSITA sont les meilleurs jamais lancés dans le cadre d'un télescope spatial. Leur combinaison unique de zone de collecte de lumière, le champ de vision et la résolution les rendent environ 20 fois plus sensibles que le télescope ROSAT qui a volé dans l'espace dans les années 1990. ROSAT a également intégré une technologie de pointe « made in Germany ». Avec ses capacités améliorées, eROSITA aidera les chercheurs à mieux comprendre la structure et le développement de l'univers, et contribuer également aux enquêtes sur le mystère de l'énergie noire."

énergie noire :accélération de l'expansion de l'univers

L'univers est en expansion continue depuis le Big Bang. Jusqu'aux années 1990, on pensait que cette expansion cosmique ralentirait et finirait par s'arrêter. Puis, les astrophysiciens Saul Perlmutter, Adam Riess et Brian Schmidt ont observé des explosions stellaires qui étaient visibles de très loin et émettaient toujours la même quantité de lumière. Ils mesuraient leurs distances et pouvaient à peine croire leurs découvertes.

"Les supernovae de type 1a observées présentaient des niveaux de luminosité plus faibles que prévu. Il était clair que l'univers ne ralentissait pas au fur et à mesure de son expansion, bien au contraire, En réalité. Il prend de la vitesse et ses composants sont de plus en plus éloignés les uns des autres à un rythme toujours croissant, " explique Thomas Mernik, Chef de projet eROSITA à l'administration spatiale du DLR. Avec cette découverte, les trois chercheurs ont bouleversé la science et ont reçu le prix Nobel de physique en 2011. Pourtant, Perlmutter, Riess et Schmidt nous ont laissé une question cruciale :« Quel est le « carburant cosmique » qui alimente l'expansion de l'univers ? Puisque personne n'a encore été en mesure de répondre à cette question, et les ingrédients de ce catalyseur sont inconnus, elle est simplement appelée énergie noire. eROSITA va maintenant tenter de traquer la cause de cette accélération, " explique Mernik.

Amas de galaxies :la clé de l'énergie noire

On sait très peu de choses sur l'univers. Les ingrédients qui composent 4 pour cent de sa densité énergétique – des matériaux « normaux » tels que les protons et les neutrons – ne représentent qu'une toute petite partie de la « recette de l'univers ». La composition des 96 % restants reste un mystère. Aujourd'hui, on pense que 26% sont de la matière noire. Cependant, la plus grande part, estimé à 70 pour cent, est composé d'énergie noire.

Pour traquer cela, les scientifiques doivent observer quelque chose d'incroyablement grand et extrêmement chaud :« Les amas de galaxies sont composés de plusieurs milliers de galaxies qui se déplacent à différentes vitesses dans un champ gravitationnel commun. À l'intérieur, ces étranges structures sont imprégnées d'un mince, gaz extrêmement chaud que l'on peut observer à travers ses émissions de rayons X. C'est là que les « yeux » à rayons X d'eROSITA entrent en jeu. Ils nous permettent d'observer les amas de galaxies et de voir comment ils se déplacent dans l'univers, et par dessus tout, à quelle vitesse ils voyagent. Nous espérons que cette motion nous en dira plus sur l'énergie noire, " explique Thomas Mernik.

Carte de l'ensemble de l'univers chaud - le plus grand catalogue cosmique

Les scientifiques ne s'intéressent pas seulement aux schémas de mouvement des amas de galaxies. Ils veulent aussi compter et cartographier ces structures. Jusqu'à 10, 000 de ces grappes devraient être « capturées » par les « yeux » à rayons X d'eROSITA – plus que jamais auparavant. En outre, d'autres phénomènes chauds comme les noyaux galactiques actifs, restes de supernova, Les binaires X et les étoiles à neutrons seront observés et identifiés.

eROSITA balayera tout le ciel tous les six mois à cet effet, et créer une carte à rayons X profonde et détaillée de l'univers sur quatre ans. Il produira ainsi le plus grand catalogue cosmique d'objets chauds jamais créé et améliorera ainsi la compréhension scientifique de la structure et du développement de l'univers.

eROSITA—sept « yeux » à rayons X regardant dans l'univers

Le télescope allemand se compose de deux composants principaux :son optique et les détecteurs associés. Le premier se compose de sept modules miroirs alignés en parallèle. Chaque module a un diamètre de 36 centimètres et se compose de 54 coques de miroirs emboîtées, dont la surface est composée d'un paraboloïde et d'un hyperboloïde (optique Wolter-I).

"Les modules miroirs collectent des photons de haute énergie et les focalisent sur les caméras à rayons X CCD, qui ont été spécialement développés pour eROSITA dans notre laboratoire de semi-conducteurs à Garching. Ceux-ci forment le deuxième composant central d'eROSITA et sont situés au centre de chacun des systèmes de miroir. Les caméras hautement sensibles sont les meilleures de leur genre et, avec les modules miroirs, former un télescope à rayons X présentant une combinaison inégalée de zone de collecte de lumière et de champ de vision, " explique Peter Predehl, Chercheur principal d'eROSITA au MPE.