Premières images scientifiques de la mission IXPE de la NASA

L’observatoire à rayons X dernier cri de la NASA, l'IXPE, est ouvert.

Cassiopée A vue à travers les données IXPE (magenta) superposées aux images de Chandra (bleu). Crédit : NASA/MSFC/IXPE

James Webb n’est pas le seul observatoire spatial nouveau prêt à réaliser des travaux scientifiques de pointe en 2022. En effet, la NASA vient de publier la première image scientifique de son nouveau satellite IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer).

Lancée fin 2022, cette mission est conçue pour explorer l’univers dans les longueurs d’onde des rayons X en lumière polarisée. L’image ci-dessus montre le vestige de supernova Cassiopée A (Cas A) dans la constellation du même nom. Située près de Bêta Cassiopée dans la constellation de Cassiopée, la lumière de Cassiopée A a probablement atteint la Terre à la fin du XVII^e siècle, époque où elle a peut-être été enregistrée en tant qu’étoile de magnitude +6 par l’astronome John Flamsteed en 1680. On pense que les couches éjectées ont pu masquer la véritable brillance de la supernova aux yeux des Terriens.

Aujourd’hui, nous savons qu’il s’agissait en réalité d’une supernova située dans notre propre galaxie, à 11 000 années-lumière de distance, et qu’elle représente l’une des dernières supernovæ connues dans la Voie lactée. « L’image IXPE de Cassiopée A est aussi historique que l’image Chandra du même reste de supernova, a rappelé Martin C. Weisskopf (NASA/MSFC) dans un communiqué de presse récent.

Ce cliché nous démontre le potentiel de l’IXPE pour ce qui est d’obtenir des informations totalement inédites concernant Cassiopée A, données qui sont en cours d’analyse. » L’explosion de la supernova a envoyé des ondes de choc dans le milieu interstellaire environnant, visibles sur l’image.

L’image IXPE montre les nouvelles données en magenta, superposées aux données précédentes recueillies par l’observatoire de rayons X Chandra de la NASA, en bleu. L’observatoire examine les rayons X polarisés, ajoutant une dimension scientifique essentielle sur la façon dont la lumière se déplace dans l’espace et donnant des indices concernant l’environnement dont elle provient. La compréhension des supernovæ est cruciale, car ces dernières produisent des éléments plus lourds, qui sont ensuite incorporés dans les générations suivantes d’étoiles et de planètes.

Pour la toute première fois, l’IXPE sera en mesure de dresser une carte de la polarisation des rayons X sur la surface apparente de Cassiopée A, ce qui permettra aux astronomes de caractériser la dynamique et la source d’énergie de la nébuleuse résiduelle. Les astronomes utilisent également des données d’apprentissage automatique pour que les mesures recueillies par la mission soient encore plus précises.

Carte à rayons X de Cas A, montrant les « points chauds » dans la nébuleuse en expansion. Crédit : IXPE/NASA

Lancé le 9 décembre 2021 depuis le Centre spatial Kennedy à bord d’une fusée Falcon-9 de SpaceX, l’IXPE est le dernier d’une longue lignée d’observatoires spatiaux à rayons X, dont Chandra, NuStar et le XMM Newton de l’Agence spatiale européenne. L’observatoire se trouve sur une orbite terrestre basse équatoriale, à 540 kilomètres au-dessus de la surface de la Terre.

Vision artistique de l’IXPE dans l’espace Crédit : IXPE.

La suite du programme pour l’IXPE

L’IXPE est le fruit d’une collaboration entre la NASA et l’Agence spatiale italienne, qui a fourni les détecteurs uniques sensibles à la polarisation utilisés dans le système optique. En théorie, la mission de l’IXPE doit durer deux ans, mais comme pour de nombreux observatoires spatiaux, les scientifiques et les ingénieurs s’efforceront d’exploiter au mieux l’IXPE après la fin de sa carrière prévue, dans le cadre d’une éventuelle mission prolongée.

Les astronomes prévoient également d’utiliser l’IXPE pour étudier les trous noirs, les étoiles à neutrons, les magnétars, ainsi que les quasars lointains et les noyaux actifs de galaxie. L’engin spatial transporte trois télescopes identiques sur une perche de 4 mètres de long, qui a été rallongée après le lancement. L’IXPE a un champ de vision effectif d’un peu plus de 11’, soit près de la moitié de la taille d’une pleine lune. Il sera passionnant de voir quelles nouvelles découvertes scientifiques attendent l’IXPE dans les années à venir.

L’emplacement de Cas A dans le ciel. Crédit : Stellarium 

Vous pouvez observer le reste de supernova Cassiopée A par vous-même : de petite taille, la nébuleuse Cassiopée A n’est pas impossible à détecter avec un télescope amateur... Elle ressemble à une mince volute de trois minutes d’arc de diamètre, un peu moins de six degrés à l’est de l’étoile de magnitude +2,2 Bêta Cassiopée. Des observateurs ont réussi à visualiser cette nébuleuse avec une ouverture de télescope de seulement 10"... et elle devrait être à la portée du télescope Stellina de Vaonis !