Un lancement de fusée sonde.(Crédit : NASA)

L’étude des objets astronomiques aux plus hautes énergies des rayons X et des rayons gamma a commencé au début des années 1960. Avant cela, les scientifiques savaient que le Soleil était une source intense dans ces bandes d’ondes, mais ils n’avaient pas observé d’autres objets dans les rayons X. L’atmosphère terrestre absorbant la plupart des rayons X et gamma, il était nécessaire d’effectuer des vols de fusées capables de transporter des charges utiles scientifiques au-dessus de l’atmosphère terrestre. Le premier vol de fusée à détecter avec succès une source acosmique d’émission de rayons X a été lancé en 1962 par un groupe de l’American Science and Engineering (AS&E), comprenant les scientifiques Riccardo Giacconi, Herb Gursky, Frank Paolini et Bruno Rossi. Cette fusée a utilisé un petit détecteur de rayons X, qui a trouvé une source lumineuse très brillante qu’ils ont nommée Scorpius X-1. (Ainsi nommée parce que c’était la première source de rayons X trouvée qui apparaissait dans le ciel dans la constellationScorpius).

Dans les années 1970, des satellites astronomiques dédiés aux rayons X, tels que Uhuru, Ariel 5,SAS-3, OSO-8 et HEAO-1,ont développé ce domaine de la science à un rythme stupéfiant.

Les scientifiques ont émis l’hypothèse que les rayons X provenant de sources stellaires dans notre galaxie provenaient principalement d’une soi-disant « binaire à rayons X ». Les binaires à rayons X consistent en une étoile à neutrons dans un système binaire avec une étoile normale. Les rayons X dans ces systèmes proviennent de la matière qui se déplace de l’étoile normale vers l’étoile à neutrons dans un processus appelé « crétion ». La nature binaire du système a permis aux astronomes de mesurer la masse de l’étoile à neutrons. La nature binaire du système a permis aux astronomes de mesurer la masse de l’étoile à neutrons. Pour d’autres systèmes, la masse déduite de l’objet émetteur de rayons X a soutenu l’idée de l’existence de trous noirs, car ils étaient trop massifs pour être des étoiles à neutrons. D’autres systèmes ont montré une impulsion caractéristique de rayons X, tout comme les pulsars dans le régime radio, ce qui a permis de déterminer le taux de rotation de l’étoile à neutrons.Enfin, certaines de ces sources galactiques de rayons X se sont avérées très variables. Enfin, on a constaté que certaines de ces sources galactiques de rayons X étaient très variables. En fait, certaines sources apparaissaient dans le ciel, restaient brillantes pendant quelques semaines, puis disparaissaient à nouveau. De telles sources sont appelées transitoires de rayons X.

Conception d’artiste d’un système binaire à rayons X.(Crédit : NASA/GSFC)

Les régions internes de certaines galaxies ont également été trouvées pour émettre des rayons X.L’émission de rayons X de ces noyaux galactiques actifs est censée provenir du gaz ultra-relativiste près d’un trou noir très massif au centre de la galaxie. Enfin, une émission diffuse de rayons X a été constatée sur l’ensemble du ciel.

L’étude de l’astronomie des rayons X s’est poursuivie à travers une foule de satellites actifs des années 1980 au début des années 2000 : la sérieHEAO, EXOSAT, Ginga, RXTE, ROSAT, ASCA, ainsi que BeppoSAX,qui a détecté la première rémanence d’un sursaut gamma (GRB).

Une mission dans le domaine des rayons X qui continue à contribuer aux données disponibles pour les chercheurs est l’Observatoire Chandra X-ray (CXO), la mission phare actuelle de la NASA pour l’astronomie des rayons X. Il a été lancé en juillet 1999. Lancé en juillet 1999, il est conçu pour détecter les rayons X provenant de régions très chaudes et très énergétiques de l’univers, comme les amas de galaxies, les matières entourant les trous noirs et les étoiles qui ont explosé.

Conception artistique de Suzaku en orbite.(Crédit : JAXA)

Une autre mission actuelle dans le domaine des rayons X est Suzaku, qui a été lancée par le Japon en juillet 2005. Elle a été développée conjointement par l’Institut des sciences spatiales et astronautiques de l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale (JAXA) et le Goddard Space Flight Center de la NASA.

L’Europe a également une participation dans le domaine de l’observation des rayons X, sous la forme de la mission multi-miroirs à rayons X de l’Agence spatiale européenne (ESA), appelée XMM-Newton.Comme Chandra, elle a été lancée en 1999. Elle a été utilisée pour observer des sources de rayons X ultralumineux et trouver des preuves de la présence de trous noirs de masse intermédiaire.

La mission à rayons X la plus récemment lancée est NuSTAR, qui est dédiée à l’observation des rayons X durs (rayons X de plus haute énergie que ceux qui peuvent être observés par les autres télescopes à rayons X en orbite). NuSTAR recherchera les trous noirs et autres étoiles effondrées dans notre galaxie, cartographiera la matière dans les jeunes restes de supernova et étudiera les jets relativistes dans les noyaux actifs de galaxie.

Conception d’artiste de NuSTAR en orbite.(Crédit : NASA/JPL-Caltech)

Les données de ces satellites continuent de nous aider à mieux comprendre la nature de ces sources et les mécanismes par lesquels les rayons X et gamma sont émis. La compréhension de ces mécanismes peut à son tour éclairer la physique fondamentale de notre univers. En observant le ciel avec des instruments à rayons X et gamma, nous recueillons des informations importantes pour tenter de répondre à des questions telles que la façon dont l’univers a commencé et comment il évolue, et d’avoir un aperçu de son destin futur.

Mise à jour : Septembre 2013