Astronomie des rayons X

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L'astronomie des rayons X (ou aussi « astronomie X ») est la branche observationelle de l'astronomie qui s'occupe de l'émission des rayons X des objets célestes. Puisque la radiation X est absorbée par l'atmosphère de la Terre, les instruments doivent être envoyés à haute altitude, dans le passé par des ballons ou des fusées. Aujourd'hui, l'astronomie X est une partie de la recherche spatiale et les détecteurs de rayons X sont placés dans des satellites.

La radiation X est produite par des sources qui contiennent du gaz extrêmement chaud, à des températures d'un million à plusieurs centaines de millions de kelvins. Le gaz est alors composé d'atomes et d'électrons à très haute énergie.

La découverte de la première source cosmique de rayons X en 1962 fut une surprise. Cette source est appelée Scorpius X-1 (la source X numéro 1 dans la constellation du Scorpion) et se trouve dans la direction du centre de la Voie lactée. Suivant cette découverte, Riccardo Giacconi reçut le prix Nobel de physique en 2002. Plus tard il fut découvert que cette source est dix mille (10 000) fois plus brillante dans les rayons X que dans le domaine visible. De plus, l'énergie dégagée par rayons X de cette source est cent mille (100 000) fois plus grande que la totalité de l'émission radiative du Soleil dans toutes les longueurs d'onde.

Aujourd'hui on sait que les sources de rayons X dans le ciel sont des objets compacts, tels que des étoiles à neutrons ou des trous noirs, mais aussi des étoiles massives comme des étoiles O ou Wolf-Rayet. Des sources particulièrement intéressantes sont les étoiles binaires « X », qui sont composées d'une étoile « normale » (sur la séquence principale, ou pas très loin) et d'un objet compact. Si la période orbitale est courte (quelques jours), l'étoile normale perd de sa matière en direction de l'objet compact, autour duquel se forme un disque d'accrétion qui génère les rayons X.

Il a aussi été trouvé récemment que l'espace entre les galaxies dans l'Univers est rempli d'un fond diffus très chaud (température d'environ 100 millions de kelvins), similairement au rayonnement de fond cosmologique dans le domaine radio.

[modifier] Historique

Les premières mesures ont été faites en 1948 par l'équipe de Friedman du laboratoire de la marine étatsunienne (US Naval Research Laboratory, NRL), avec des compteurs Geiger embarqués dans un V2 pris aux Allemands ; ils ont ainsi pu détecter les rayons X émis par la couronne solaire.

En 1962, une fusée Aerobee équipée de trois compteurs Geiger était lancée du Nouveau-Mexique par une équipe AS&E/MIT et mesurait le rayonnement d'une source située en dehors du système solaire, Scorpius X-1.

Le premier télescope extra-atmosphérique était embarqué dans le laboratoire Einstein, lancé en 1978. La focalisation par des miroirs permettait d'obtenir une image. Il cessa de fonctionner en avril 1981.

Les rayons X sont aussi utilisés pour analyser les roches (spectrométrie de fluorescence X). Les premiers appareils furent embarqués en 1976 et 1977 dans les missions Surveyor V, VI et VII. Plus récemment, cela a été utilisé pour la mission Pathfinder.