ASTRO-H

Le satellite japonais d’astronomie X ASTRO-H

Le projet de la JAXA, ASTRO-H, placée sous la direction du Professeur Takahashi, sera le 6ème satellite japonais à observer le ciel dans le domaine des rayons X et gamma (γ) de basse énergie. Il emportera 4 types de télescopes fonctionnant dans une bande d'énergie allant de 0,3 keV à 600 keV, et permettra d'observer les phénomènes de haute énergie dans l'Univers lointain, comme la matière avalée par les trous noirs, la matière noire retenue à l'intérieur des amas de galaxie, ou encore la matière se trouvant à des températures extrêmes (plusieurs dizaines de millions de degrés).

Astro-H sera la prochaine mission X dur - γ mou à l’horizon 2015, observant le ciel jusqu’en 2020. Les observations Astro-H seront donc particulièrement importantes car elles se dérouleront à un moment où les missions actuelles (XMM, Chandra, Swift, Integral, …) seront soit terminées, soit en fin d’exploitation. De plus, Astro-H servira de précurseur aux grandes missions X prévues dans le futur (Athena), celles-ci n’étant présentes qu’au-delà de 2020.

D’un autre côté, Astro-H, grâce au SXS, sera la première mission X permettant d’obtenir des spectres entre 0,3 et 12 keV avec une résolution de quelques eV, et d’imager les sources de ces émissions. Sa très grande gamme en énergie permettra aussi de mesurer les spectres continus des sources X entre 0,3 et 600 keV, ce qui est indispensable pour l’étude des objets compacts, trous noirs ou étoiles à neutrons. Enfin, grâce aux instruments à haute énergie, les télescopes HXI et SGD, la polarisation de la lumière X en provenance des sources les plus brillantes de notre Galaxie pourra être mesurée.

 

Les instruments à bord d’Astro-H ; Statut du projet

La mission ASTRO-H observera le ciel dans une bande d’énergie allant de 0.3 keV à environ 80 keV avec des télescopes à incidence rasante, similaires à XMM ou NuStar, et jusqu’à 600 keV grâce à deux télescopes Compton identiques. Cette gamme d’énergie très large est obtenue en combinant 4 types d’instruments :

  • Le Spectromètre X mou (ou ‘‘Soft X-ray Spectrometer (SXS)’’) couvrira la bande de 0,3 à 12 keV avec une résolution spectrale (< 7 eV) inégalée à ce jour. Cet instrument se compose d’un miroir focalisant les rayons X sur une matrice de microcalorimètres X travaillant à 50 mK.
  • L’imageur X mou (ou ‘‘Soft X-ray Imager (SXI)’’) couvrira une bande en énergie similaire à celle du SXS avec un plus grand champ de vue, mais une résolution spectrale moindre (150 eV à 6 keV). Le détecteur sera un CCD X analogue à ceux utilisés dans XMM.
  • L’imageur X dur (ou ‘‘Hard X-ray Imager (HXI)’’) est un télescope X dur, similaire à NuStar, qui couvrira la bande 5 – 80 keV, grâce à un miroir X dur et une combinaison de détecteurs strippés en Silicium et en CdTe. Le satellite embarquera deux HXI identiques. Les détecteurs seront placés sur un mat extensible afin d’atteindre une distance focale de 12 m.
  • L’imageur γ mou (ou ‘‘Soft Gamma-ray Detector (SGD)’’) sera un mini télescope Compton basé sur des détecteurs Silicium et CdTe strippés, qui permettra d’étendre les observations des sources visées par les télescopes X jusqu’à 600 keV.

Ces instruments seront placés sur un satellite en orbite basse (LEO) à 550 km d’altitude et 31° d’inclinaison. La mission est prévue pour une durée minimale de 3 ans, pouvant être étendue à 5 ans. La mission est approuvée et financée par la JAXA et est actuellement en phase C/D. De plus, la NASA (GSFC) a accepté de fournir les miroirs X dur et le microcalorimètre.

 

Astro-H en France

Contribution ESA

La contribution européenne (ESA) à Astro-H, proposée en 2011 par les Pays-Bas et la France, est divisée en trois parties :

  1. Une fourniture de matériels embarqués, tels que, par exemple, des sources Haute Tension de vol (HVPS), des cristaux de BGO pour l’anticoïncidence du HXI et du SGD, des feuilles de platine pour les miroirs X durs.
  2. Un support technique incluant des travaux d’expertises des laboratoires AIM et APC sur la tenue à l’environnement spatial des détecteurs CdTe du HXI et du SGD, et de leur électronique associée.
  3. Un support à la communauté scientifique Européenne sous la forme d’un « user support » à l’ESAC en Espagne.

Contribution APC/AIMSource de calibration vol du télescope HXI fournie à la JAXA  par les laboratoires APC et AIM ( : 8 mm)

En addition aux travaux d’expertise cités ci-dessus, les laboratoires APC et AIM ont aussi fourni les sources de calibrations vol des télescopes HXI, basées sur des scintillateurs plastiques dopés à l’Américium 241. Ces sources permettront d’étalonner en permanence les détecteurs, et de détecter d’éventuelles dérives de leur gain. Photo de droite: Source de calibration vol du télescope HXI fournie à la JAXA  par les laboratoires APC et AIM (Ø: 8 mm)

Grace à notre participation à Astro-H, nous participerons aux observations des six premiers mois de la mission, réservées au Co-Investigateurs. De nombreuses thématiques seront adressées lors de ces premières observations et, avec l’accord de nos collègues Japonais, nous avons sélectionné deux parmi celles-ci, dans la continuité des travaux que nos deux laboratoires ont effectués grâce aux observations XMM et Integral :

  1. L’étude des régions centrales de la Galaxie.
  2. L’étude de la polarisation X dur (HXI) et γ (SGD) des candidats trou noir et des pulsars.

 

Liste des agents impliqués à l' APC

  • LAURENT Philippe
  • LEBRUN François
  • GOLDWURM Andrea
  • MAIER Daniel

 

Liens

Le site international du projet: http://astro-h.isas.jaxa.jp/en/