Le satellite japonais d’astronomie X ASTRO-H

La mission ASTRO-H de la JAXA, placée sous la direction du Professeur Takahashi, est le 6^ème satellite japonais à observer le ciel dans le domaine des rayons X et gamma (γ) de basse énergie. Il emporte 4 types de télescopes fonctionnant dans une bande d'énergie allant de 0,3 keV à 600 keV, et permet 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, grâce au SXS, est 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 permet 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 peut être mesurée.

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

La mission ASTRO-H observe 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)’’) couvre 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)’’) couvre 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 est 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 couvre la bande 5 – 80 keV, grâce à un miroir X dur et une combinaison de détecteurs strippés en Silicium et en CdTe. Le satellite embarque deux HXI identiques. Les détecteurs sont placés sur un mat extensible afin d’atteindre une distance focale de 12 m.
• L’imageur γ mou (ou ‘‘Soft Gamma-ray Detector (SGD)’’) est un mini télescope Compton basé sur des détecteurs Silicium et CdTe strippés, qui permet d’étendre les observations des sources visées par les télescopes X jusqu’à 600 keV.

La NASA (GSFC) a accepté de fournir les miroirs X dur et le microcalorimètre. Ces instruments ont été placés sur un satellite en orbite basse (LEO) à 550 km d’altitude et 31° d’inclinaison le 17 février 2016. Malheureusement Hitomi, après une erreur d’attitude, est passé en mode Survie depuis le 26 mars 2016. Le  28  avril,  la  JAXA  a  déclaré  la mission perdue.

Suite à la défaillance de la mission, le consortium a recentré ses efforts sur les six sources observées depuis le lancement:

• L’Amas de Galaxies de Persée.
• La binaire X IGR J16318-4848.
• La nébuleuse du Crabe.
• Le reste de supernova G21.5-0.9.
• Le reste de supernova N132D.
• L’étoile à neutrons isolée RXJ1856-3754.

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/AIM

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 permettent d’étalonner en permanence les détecteurs, et de détecter d’éventuelles dérives de leur gain.

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/