Des surfaces «occultes» apportent des indices sur les trous noirs
Sur le site de l'installation à faisceau lumineux à rayon X (XPBF) récemment élargi, l'institut national de métrologie allemand analyse la qualité des principales caractéristiques du miroir conçu pour l'Observatoire international à rayons X (IXO - International X-Ray Observatory) prévu, qui devrait présenter une enquête détaillée sur les trous noirs supermassifs en 2021. L'IXO, le télescope à rayons X le plus grand jamais fabriqué, est un effort conjoint de l'ESA (Agence spatiale européenne), la NASA (l'administration nationale de l'aéronautique et de l'espace) et la JAXA (Japanese Aerospace Exploration Agency). La mission programmée d'IXO se concentre sur l'étude des trous noirs supermassifs (un type de trous noirs qui se serait développé au commencement de l'univers, et probablement même avant la formation des étoiles). Les nouvelles informations concernant ce phénomène devraient donc fournir aux astronomes des informations précieuses sur notre passé planétaire. L'IXO étudiera de plus près les étoiles à neutrons et les trous noirs stellaires, formés à partir d'explosions de supernovas d'étoiles particulièrement massives. La cartographie des trous noirs à étudier sera fournie par le biais de l'expérience eROSITA («Extended Roentgen survey with an imaging telescope array»), une coopération germano-russe dirigée par l'institut Max Planck de physique extraterrestre. L'expérience eROSITA, qui devrait démarrer dans le courant des trois années à venir, explorera le ciel à l'aide de sept télescopes à rayons X. On s'attend à découvrir environ 3 millions de trous noirs. C'est à l'aide de cet apport crucial que l'IXO conduira une enquête systématique en capturant la radiation X de trous noirs très lointains. À cette fin, un miroir gigantesque sera nécessaire. Étant donné la nature spécifique des rayons X, ce miroir sera composé de composants individuels qui refléteront les rayons sur le côté, plutôt que de face, sous un angle extrêmement étroit. Le Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), l'institut national de métrologie allemand qui fournit des services scientifiques et techniques, teste actuellement des caractéristiques clés de ces composants. Lors de l'annonce de son intervention le 27 septembre 2010, le PTB a souligné les caractéristiques spécifiques de la conception du miroir: «L'IXO possèdera un seul miroir dont la surface de collecte est d'environ 3 m2 (mètres carrés), la longueur focale de 20 mètres (m) et la résolution angulaire inférieure à 5 secondes d'arc. En raison de l'incidence rasante de radiation requise, la surface totale du miroir doit être d'environ 1 300 m2.» Ce miroir sera construit à l'aide de tranches de silicium disponibles sur le marché soumises à un polissage de précision, et dotées de nervures leur permettant de former des blocs rigides. «Ainsi», fait remarquer le PTB, «des pores d'une coupe transversale d'environ 1 mm2 se forment, dans lesquels les rayonnements sont reflétés à la surface de la tranche inférieure respective.» L'institut, qui analyse la surface reflétant des pores individuels, ajoute que «par rapport aux erreurs tangentes et à la rudesse, la qualité de ces surfaces 'occultes' ne peut être étudiée comme à l'accoutumée d'en haut, mais doit être déterminée dans la géométrie d'application prévue avec une réflexion à rayon X à des angles d'incidence rasante d'environ 1 degré Celsius.» Un pinceau lumineux monochrome d'un diamètre de 50 micromètres et une divergence inférieure à 1 seconde d'arc seront utilisés. L'infrastructure nécessaire est désormais disponible sur le site de l'installation de pinceau lumineux à rayons X (XPBF) récemment élargie du laboratoire de radiation de synchrotron de l'institut à BESSY II à Berlin-Adlersdorf, en Allemagne. «Elle caractérisera les systèmes de lentilles à rayon X pour l'IXO à trois énergies de photon différentes, soit à 1keV [kiloélectron volt], 2.8keV et 7.6keV», a annoncé le PTB. «Les systèmes de lentilles peuvent être ajustés ou tournés avec un hexapode sous vide avec des reproductibilités de 2 micromètres ou inférieures à 1», respectivement. Le faisceau direct et le faisceau reflété sont enregistrés à l'aide d'un détecteur de résolution spatiale situé sur un DTC (dispositif à transfert de charge) à une distance de 5 m ou 20 m du système de lentilles. Quant à la dernière distance citée, qui correspond à la longueur focale attendue d'IXO, un mouvement vertical du DTC de plus de 2 m a été mis en place.» Une première série de tests a eu lieu en mai 2010, et des essais ultérieurs sont prévus à partir de novembre 2010.
Pays
Allemagne, Japon, Russie, États-Unis