Comment fonctionne l'astronomie aux rayons X

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Il y a un univers caché qui rayonne dans des longueurs d'onde de lumière que les humains ne peuvent pas détecter. L'un de ces types de rayonnement est le spectre de rayons X. Les rayons X sont émis par des objets et des processus extrêmement chauds et énergétiques, tels que des jets de matériaux surchauffés à proximité trous noirs et le explosion d'une étoile géante appelée supernova. Plus près de chez nous, notre propre Soleil émet des rayons X, tout comme comètes alors qu'elles rencontrent le vent solaire. La science de l'astronomie aux rayons X examine ces objets et processus et aide les astronomes à comprendre ce qui se passe ailleurs dans le cosmos.

Les sources de rayons X sont dispersées dans tout l'univers. Les atmosphères extérieures chaudes des étoiles sont de prodigieuses sources de rayons X, en particulier lorsqu'elles rayonnent (comme le fait notre Soleil). Les fusées éclairantes aux rayons X sont incroyablement énergétiques et contiennent des indices sur l'activité magnétique dans et autour de la surface et de la basse atmosphère d'une étoile. L'énergie contenue dans ces fusées éclairantes informe également les astronomes de l'activité évolutive de l'étoile. Les jeunes étoiles sont également des émetteurs de rayons X occupés car ils sont beaucoup plus actifs à leurs débuts.

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Lorsque les étoiles meurent, en particulier les plus massives, elles explosent en supernovae. Ces événements catastrophiques dégagent d'énormes quantités de rayonnement X, qui fournissent des indices sur les éléments lourds qui se forment lors de l'explosion. Ce processus crée des éléments tels que l'or et l'uranium. Les étoiles les plus massives peuvent s'effondrer pour devenir des étoiles à neutrons (qui émettent également des rayons X) et des trous noirs.

Les rayons X émis par les régions des trous noirs ne proviennent pas des singularités elles-mêmes. Au lieu de cela, le matériau qui est recueilli par le rayonnement du trou noir forme un "disque d'accrétion" qui tourne lentement le matériau dans le trou noir. Pendant qu'il tourne, des champs magnétiques sont créés, qui chauffent le matériau. Parfois, le matériau s'échappe sous la forme d'un jet qui est canalisé par les champs magnétiques. Les jets de trous noirs émettent également de grandes quantités de rayons X, tout comme les trous noirs supermassifs au centre des galaxies.

Les amas de galaxies ont souvent des nuages ​​de gaz surchauffés dans et autour de leurs galaxies individuelles. S'ils deviennent suffisamment chauds, ces nuages ​​peuvent émettre des rayons X. Les astronomes observent ces régions pour mieux comprendre la distribution du gaz en grappes, ainsi que les événements qui chauffent les nuages.

Les observations radiologiques de l'univers et l'interprétation des données radiologiques constituent une branche relativement jeune de l'astronomie. Étant donné que les rayons X sont largement absorbés par l'atmosphère terrestre, ce n'est que lorsque les scientifiques ont pu envoyer des fusées-sondes et des ballons chargés d’instruments élevés dans l’atmosphère afin de pouvoir effectuer des mesures détaillées des rayons X «brillants» objets. Les premières fusées sont montées en 1949 à bord d'une fusée V-2 capturée en Allemagne à la fin de la Seconde Guerre mondiale. Il a détecté des rayons X du soleil.

La meilleure façon d'étudier à long terme des objets radiographiques est d'utiliser des satellites spatiaux. Ces instruments n'ont pas besoin de combattre les effets de l'atmosphère terrestre et peuvent se concentrer sur leurs cibles pendant des périodes plus longues que les ballons et les fusées. Les détecteurs utilisés en astronomie des rayons X sont configurés pour mesurer l'énergie des émissions de rayons X en comptant le nombre de photons de rayons X. Cela donne aux astronomes une idée de la quantité d'énergie émise par l'objet ou l'événement. Il y a eu au moins quatre douzaines d'observatoires de rayons X envoyés dans l'espace depuis l'envoi du premier orbite libre, appelé l'observatoire d'Einstein. Il a été lancé en 1978.

Parmi les observatoires à rayons X les plus connus figurent le satellite Röntgen (ROSAT, lancé en 1990 et mis hors service en 1999), EXOSAT (lancé par l'European Space En 1983, déclassé en 1986), le Rossi X-ray Timing Explorer de la NASA, le XMM-Newton européen, le satellite japonais Suzaku et le Chandra X-Ray Observatoire. Chandra, du nom de L'astrophysicien indien Subrahmanyan Chandrasekhar, a été lancé en 1999 et continue d'offrir des vues haute résolution de l'univers des rayons X.

La prochaine génération de télescopes à rayons X comprend NuSTAR (lancé en 2012 et toujours opérationnel), Astrosat (lancé par l'Indien Space Research Organization), le satellite italien AGILE (qui signifie Astro-rivelatore Gamma ad Imagini Leggero), lancé en 2007. D'autres sont en cours de planification, ce qui continuera de regarder l'astronomie dans le cosmos des rayons X depuis l'orbite proche de la Terre.

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