Chapitre 1 : Observatoire de rayons X Chandra
L'observatoire à rayons X Chandra (CXO), anciennement connu sous le nom d'Advanced X-ray Astrophysics Facility (AXAF), est un observatoire spatial de la classe Flagship qui a été lancé par la NASA le 23 juillet 1999 à bord de la navette spatiale Columbia pendant la phase du système de transport spatial (STS-93) de la mission. L'extraordinaire résolution angulaire des miroirs de Chandra permet au télescope de détecter des sources de rayons X qui sont cent fois moins brillantes que tous les autres télescopes à rayons X qui l'ont précédé. Étant donné que la majorité des rayons X sont absorbés par l'atmosphère terrestre, il est impossible de les détecter à l'aide de télescopes basés sur la Terre. Par conséquent, des télescopes spatiaux sont nécessaires pour effectuer ces observations. Chandra est un satellite qui orbite autour de la Terre à une distance de 64 heures, et sa mission est toujours active en 2024.
Le télescope spatial Hubble, l'observatoire de rayons gamma de Compton (1991-2000) et le télescope spatial Spitzer (2003-2020) sont tous considérés comme faisant partie des grands observatoires. Chandra est encore un autre de ces observatoires. L'astronome indo-américain Subrahmanyan Chandrasekhar, qui a reçu le prix Nobel de physique, est honoré du nom du télescope. Malgré le fait que Chandra a une résolution angulaire beaucoup plus grande et que XMM-Newton a un débit spectroscopique plus important, les deux télescopes ont des objectifs de conception différents. La mission de Chandra est comparable à celle du satellite XMM-Newton de l'Agence spatiale européenne, qui a été initialement lancé en 1999.
Malgré le fait que Chandra ait encore plus d'une décennie de vie opérationnelle, il est menacé d'une annulation anticipée en raison d'une réduction du financement de la NASA qui sera mise en ouvre par le Congrès des États-Unis en 2024. Pour l'astronomie des rayons X aux États-Unis, l'annulation a été décrite comme un événement potentiel qui peut être considéré comme un « niveau d'extinction ». Un groupe d'astronomes s'est efforcé d'organiser un projet de sensibilisation du public dans le but d'obtenir un nombre suffisant de citoyens américains pour convaincre le Congrès des États-Unis d'accorder un financement suffisant afin d'éviter que l'observatoire ne soit fermé prématurément.
Une proposition pour l'observatoire à rayons X Chandra, qui s'appelait à l'époque AXAF, a été soumise à la NASA par Riccardo Giacconi et Harvey Tananbaum en 1976. L'année suivante a vu le début des travaux préliminaires à l'Observatoire d'astrophysique Smithsonian (SAO) et au Marshall Space Flight Center (MSFC). Le télescope est actuellement exploité pour la National Aeronautics and Space Administration (NASA) au Chandra X-ray Center, qui fait partie du Center for Astrophysics | Harvard et Smithsonian. Le premier télescope imageur à rayons X, connu sous le nom d'Einstein (HEAO-2), a été mis en orbite par la National Aeronautics and Space Administration en 1978. Tout au long des années 1980 et 1990, les travaux du projet AXAF se sont poursuivis. En 1992, le vaisseau spatial a subi une refonte afin de réduire les dépenses. En plus de l'élimination de deux des six instruments scientifiques, quatre des douze miroirs prévus ont également été retirés. L'orbite initialement prévue pour AXAF a été modifiée pour devenir elliptique, et elle atteindra un tiers de la distance jusqu'à la Lune à son point le plus éloigné. Malgré le fait que cela ait rendu la navette spatiale incapable d'apporter des améliorations ou des réparations, cela a permis de s'assurer que l'observatoire resterait au-dessus des ceintures de radiation de la Terre pendant la majeure partie de son orbite. TRW, qui est maintenant connu sous le nom de Northrop Grumman Aerospace Systems, était responsable de l'assemblage et des tests de l'AXAF à Redondo Beach, en Californie.
Un concours parrainé par la NASA en 1998, au cours duquel plus de 6 000 réponses ont été reçues du monde entier, a abouti au changement de nom de l'AXAF en Chandra. Les noms ont été suggérés par les gagnants du concours, Jatila van der Veen et Tyrel Johnson, qui étaient tous deux lycéens à l'époque. Ils l'ont fait en l'honneur de Subrahmanyan Chandrasekhar, un astrophysicien indo-américain qui a reçu le prix Nobel. Ses travaux visant à établir la masse maximale des étoiles naines blanches ont conduit à une meilleure compréhension des phénomènes astronomiques de haute énergie tels que les étoiles à neutrons et les trous noirs. Il est bien connu pour ses contributions dans ce domaine. Il semble approprié que le nom Chandra vienne du mot sanskrit pour « lune ».
Le lancement du vaisseau spatial était initialement prévu pour décembre 1998 ; cependant, il a été reporté de plusieurs mois et a finalement été lancé le 23 juillet 1999 à 04h31 UTC par la navette spatiale Columbia pendant STS-93. À 11 h 47 UTC, Cady Coleman est arrivé de Columbia et a déployé Chandra aux États-Unis. À 12h48 UTC, le moteur du premier étage de l'étage supérieur inertiel s'est allumé. Après une période de 125 secondes de combustion et de séparation, le moteur du deuxième étage a démarré à 12h51 UTC et a brûlé pendant 117 secondes. C'était la plus grande charge utile jamais lancée par la navette, pesant 22 753 kilogrammes (50 162 livres). Cela était dû au fait que la navette nécessitait un système de fusée d'appoint à étage supérieur inertiel à deux étages afin d'emmener le vaisseau spatial vers son orbite haute.
Chandra renvoie des données depuis son introduction, il y a un mois. En coopération avec le Massachusetts Institute of Technology et Northrop Grumman Space Technology, il est géré par la Space Agency Overseas (SAO) au Chandra X-ray Center à Cambridge, dans le Massachusetts. Les CCD ACIS ont subi des dommages aux particules lors des premiers passages de la ceinture de radiation. À ce moment-là, l'instrument est retiré du plan focal du télescope pendant les passages afin d'éviter tout dommage supplémentaire.
La durée de vie du vaisseau spatial Chandra était auparavant estimée à cinq ans. cependant, le 4 septembre 2001, la National Aeronautics and Space Administration (NASA) a révisé sa durée de vie à dix ans « sur la base des résultats remarquables de l'observatoire ». Chandra a le potentiel de vivre beaucoup plus longtemps. Selon les résultats d'une recherche menée en 2004 au Centre de rayons X Chandra, l'observatoire a le potentiel de durer au moins 15 ans. Selon le Chandra X-ray Center, il est opérationnel à partir de l'année 2024 et a un calendrier d'observations à venir qui sera annoncé.
Après avoir été suggéré comme le prochain grand observatoire à rayons X en juillet 2008, l'Observatoire international à rayons X, qui était un projet de collaboration entre l'Agence spatiale européenne (ESA), l'Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace (NASA) et l'Agence japonaise d'exploration aérospatiale (JAXA), a finalement été abandonné. Au cours des années suivantes, l'Agence spatiale européenne (ESA) a ressuscité une version réduite du projet et l'a rebaptisé Advanced Telescope for High Energy Astrophysics (ATHENA), avec une date de lancement fixée à 2028.
Le 10 octobre 2018, en raison d'un dysfonctionnement du gyroscope, Chandra est passé en mode sans échec. Tous les instruments scientifiques se sont avérés sûrs, selon la NASA. En l'espace de quelques jours, l'erreur de trois secondes dans les données d'un gyroscope a été comprise, et les préparatifs ont commencé pour relancer Chandra à sa pleine capacité de fonctionnement. Le gyroscope qui a été affecté par le problème a été mis en réserve, et il est dans un état de fonctionnement normal.
Cette décision a été prise par le Congrès en mars 2024, et il s'agissait de limiter le financement de la NASA et de ses missions.
Cela pourrait faire en sorte que la mission soit terminée plus tôt que prévu.
Les sénateurs ont fait une demande à la NASA en juin 2024, l'exhortant à repenser les modifications apportées à Chandra, ce qui a été accordé.
L'étude de l'astronomie des rayons X a fait des progrès significatifs grâce aux données recueillies par Chandra. Voici quelques exemples de découvertes faites par Chandra qui sont étayées par ses observations :
Les télescopes à rayons X, contrairement aux télescopes optiques, qui ont de simples surfaces paraboliques aluminisées (miroirs), utilisent généralement un télescope Wolter, qui est composé de surfaces paraboloïdes et hyperboloïdes cylindriques imbriquées recouvertes d'iridium ou d'or. Les photons de rayons X seraient absorbés par des surfaces de miroir régulières ; Par conséquent, des miroirs à faible angle rasant sont nécessaires pour accomplir la tâche de les réfléchir. Chandra utilise quatre paires de miroirs imbriqués, ainsi que leur structure de support, appelée assemblage de miroir à haute résolution (HRMA). Le substrat du miroir est en verre de 2 centimètres d'épaisseur et la surface réfléchissante est recouverte d'iridium de 33 nanomètres d'épaisseur. Les diamètres des miroirs sont de 65 centimètres, 87 centimètres, 99 kilomètres et 123 centimètres. Le support épais et le polissage très méticuleux ont permis de créer une surface optique extrêmement précise. Cette surface est responsable de la résolution inégalée de Chandra, qui se situe entre 80 et 95 % du rayonnement X entrant focalisé dans un cercle d'une seconde d'arc de diamètre. L'épaisseur du substrat, en revanche, limite la proportion de l'ouverture qui est remplie, ce qui se...
