Spektr-RG: et maintenant la carte du ciel par l’instrument allemand eRosita

Après l'instrument russe ART-XC voici maintenant la carte complète du ciel provenant de l'instrument allemand eRosita: il s'agit ici toujours de rayons X mais dans des gammes d'énergie différentes: ici 0,3-0,7 et 0,7-2,3 KeV (alors que sur l'instrument russe cette gamme était de 4-12 keV.

Le travail des astrophysiciens en Russie et en Allemagne est un événement exceptionnel: les télescopes ART-XC et eROSITA à bord de l'observatoire orbital russe Spectral RG ont achevé leur premier relevé radiographique de l'ensemble du ciel. Dans la soirée du 11 juin 2020, le télescope eROSITA a achevé la construction d'une carte couvrant l'ensemble de la sphère céleste, dont l'aire est de 41 mille 253 degrés carrés.

Des images de la moitié du ciel, pour laquelle les astrophysiciens russes sont responsables du traitement et de l'analyse, sont présentées sur les figures, où les cartes sont affichées dans deux gammes d'énergie: 0,3-0,7 keV et 0,7-2,3 keV. Ici la sensibilité du télescope eROSITA est maximale. Environ un demi-million de sources de rayons X sont enregistrées sur ces cartes.

Sur la carte dans une gamme d'énergie plus douce de 0,3-0,7 keV, les restes d'explosions de supernova (traces de la mort des étoiles) et l'émission de gaz interstellaire «chaud» avec une température de centaines de milliers de degrés Kelvin, ainsi que des étoiles relativement proches avec des coronas beaucoup plus puissantes que le Soleil, sont clairement visibles. Il y en a plus de cent mille.

Il convient de noter l'éperon polaire du Nord, la région la plus brillante et la plus étendue de notre galaxie en rayons X doux. Une bande sombre est clairement visible, s'étendant le long du plan de la galaxie de la Voie lactée, où la luminosité de surface du rayonnement X est moindre que dans d'autres parties de la carte. Cela est dû à l'absorption des rayons X mous par le gaz et la poussière dans le disque de notre galaxie.

Les objets extragalactiques se manifestent principalement sur la carte dans une plage de 0,7 à 2,3 keV. Nous voyons des centaines de milliers de noyaux de galaxies et de quasars actifs, dont le rayonnement est dû à l'accumulation (chute) de matière sur des trous noirs supermassifs, et des milliers d'amas massifs de galaxies remplis principalement d'une mystérieuse «matière noire» et de gaz intergalactique chaud. La grande majorité de ces objets sont situés à des distances cosmologiques de nous dépassant des milliards d'années-lumière.

Dans cette plage, nous voyons également des pulsars de rayons X, des naines blanches accrétantes et de nombreux autres types de sources de rayons X galactiques. La plupart des objets détectés sont observés pour la première fois. Des mesures précises de leurs positions, avec une précision de l'ordre de quelques secondes angulaires, permettent d'identifier une partie sensible des objets ouverts avec des sources connues dans les gammes optiques ou infrarouges du spectre. Le télescope eROSITA n'a «regardé» la plupart des sources de rayons X que pendant 150 à 300 secondes.

Le rayonnement lumineux dans la partie centrale de la carte est dû à l'émission de gaz chauds et de jeunes objets de diverses natures dans les régions de formation d'étoiles de la constellation du Cygne, y compris le fameux vestige de la boucle de supernova à Cygnus, un certain nombre de nébuleuses planétaires et d'amas de jeunes étoiles, ainsi que des sources de rayons X célèbres comme un trou noir Swan X-1 et les étoiles à neutrons Swan X-2 et X-3, ainsi que la célèbre radio-galaxie lointaine Swan A. En raison des effets de projection sur les cartes ci-dessus, la zone du centre de la galaxie est presque invisible, ce qui est d'un grand intérêt pour les astronomes. Il est illustré ci-dessous, taille d'image 40 × 20 degrés.

Le trou noir supermassif Sgr A * est situé sur la bordure droite de cette carte dans le plan de l'équateur galactique. Cette zone est riche en sources de rayons X de diverses natures, mais est fortement absorbée par les rayons X mous en raison de la forte concentration de gaz moléculaire. Les sources les plus lumineuses de cette zone sont très floues en raison de leur luminosité élevée. La première carte du ciel dans les rayons X du télescope eROSITA a dépassé en sensibilité, le célèbre satellite allemand ROSAT, qui pendant 30 ans a été le meilleur au monde en termes de sensibilité, de résolution angulaire et de nombre de sources observées.

Les télescopes de l'observatoire russe Spektr-RG parcourent le ciel le long d'un grand cercle dans la sphère céleste, dont le plan tourne approximativement en fonction du mouvement de la Terre autour du Soleil. Tous les balayages se croisent aux pôles de l'écliptique, où la carte des rayons X du ciel a la plus grande sensibilité. La densité des objets détectés par le télescope eROSITA dans ces zones atteint environ 700 sources par degré carré.

Il est prévu qu'après la manœuvre de correction d'orbite prévue pour la mi-juin 2020 et les brèves observations d'étalonnage nécessaires pour confirmer les paramètres de réponse spectrale des télescopes, l'observatoire entamera un deuxième levé du ciel. Il est prévu de recevoir 7 autres cartes de ce type au cours des trois ans et demi à venir. La carte totale sera beaucoup plus détaillée que la première, en raison de l'augmentation constante de l'exposition et de la sensibilité, bien sûr, sous réserve d'un fonctionnement continu et de haute qualité du satellite et de ses télescopes.

Un deuxième relevé du ciel devrait durer jusqu'à la fin de l'année. La somme des données des deux revues doublera plus que le nombre de sources de rayons X détectées, et la comparaison des cartes nous permettra d'étudier la variabilité des sources et de découvrir de nouveaux objets uniques dans le ciel.

Les entreprises d'État de Roscosmos exploitent le satellite russe, les antennes de communication spatiale à longue portée reçoivent des données scientifiques et envoient des commandes à l'appareil et aux instruments scientifiques situés à une distance de 1,5 million de kilomètres de la Terre. Les scientifiques du Space Research Institute traitent à distance les données scientifiques sur des ordinateurs puissants dans le centre de données du projet. Une carte dans la moitié opposée du ciel est construite par des scientifiques de l'Institut allemand de physique extraterrestre de la société Max Planck. Ensemble, ces deux «moitiés» couvrent toute la sphère céleste.

Source et crédits d'imagerie: Roscosmos, IKI RAN.