Chandra de la NASA publie un programme double de succès à succès

De nouveaux films de deux des objets les plus célèbres du ciel – la nébuleuse du Crabe et Cassiopée A – sont diffusés par l’observatoire à rayons X Chandra de la NASA. Chacun comprend des données radiographiques collectées par Chandra sur environ deux décennies. Ils montrent des changements spectaculaires dans les débris et les radiations restant après l’explosion de deux étoiles massives de notre galaxie.

La nébuleuse du Crabe, résultat d’une brillante explosion de supernova observée par des astronomes chinois et autres en 1054, se trouve à 6 500 années-lumière de la Terre. En son centre se trouve une étoile à neutrons, une étoile super dense produite par la supernova. Alors qu’il tourne environ 30 fois par seconde, son faisceau de rayonnement traverse la Terre à chaque orbite, comme un phare cosmique.

À mesure que le jeune pulsar ralentit, de grandes quantités d’énergie sont injectées dans son environnement. En particulier, un vent de matière et de particules d’antimatière à grande vitesse s’abat sur la nébuleuse environnante, créant une onde de choc qui forme l’anneau en expansion vu dans le film. Les jets provenant des pôles du pulsar crachent des particules de matière et d’antimatière émettant des rayons X dans une direction perpendiculaire à l’anneau.

Pendant 22 ans, Chandra a effectué de nombreuses observations de la nébuleuse du Crabe. Avec cette longue durée d’exécution, les astronomes constatent des changements évidents à la fois dans l’anneau et dans les jets dans le nouveau film. Les films Chandra précédents montraient des images prises sur des périodes beaucoup plus courtes – une période de 5 mois entre 2000 et 2001 et plus de 7 mois entre 2010 et 2011 pour une autre. La période plus longue met en évidence des fluctuations fascinantes, y compris des variations en forme de fouet du jet à rayons X qui ne sont visibles que dans ce film beaucoup plus long. Une nouvelle série d’observations Chandra sera effectuée plus tard cette année pour suivre les changements survenus dans le jet depuis que les dernières données Chandra ont été obtenues début 2022.

La deuxième facturation de ce programme double est tout aussi spectaculaire. Cassiopée A (Cas A en abrégé) est le reste d’une supernova qui aurait explosé il y a environ 340 ans dans le ciel terrestre. Alors que d’autres films Chandra de Cas A ont déjà été publiés, dont un avec des données s’étendant de 2000 à 2013, ce nouveau film est beaucoup plus long et présente des données de 2000 à 2019.

La région extérieure de Cas A montre l’onde de souffle en expansion de l’explosion. L’onde de souffle est composée d’ondes de choc, semblables aux bangs soniques générés par un avion supersonique. Ces ondes de choc en expansion sont des sites où les particules sont accélérées à des énergies supérieures à celles de l’accélérateur le plus puissant sur Terre, le Grand collisionneur de hadrons. À mesure que l’onde de choc se déplace vers l’extérieur, elle rencontre les matériaux environnants et ralentit, générant une deuxième onde de choc qui recule par rapport à l’onde de choc, analogue à un embouteillage reculant à partir du lieu d’un accident sur une autoroute.

Cas A a été l’une des cibles les plus observées et les images les plus publiées de la mission Chandra. Il s’agissait de la première image officielle de Chandra en 1999 après que la navette spatiale Columbia se soit lancée en orbite et ait rapidement découvert pour la première fois une Source ponctuelle de rayons X au centre de Cas A, confirmée plus tard comme étant une étoile à neutrons. Au fil des années, les astronomes ont utilisé Chandra pour découvrir des preuves de la présence de « superfluide » à l’intérieur de l’étoile à neutrons de Cas A, pour révéler que l’étoile massive d’origine pourrait s’être retournée lors de son explosion et pour franchir une étape importante dans la détermination précise de la façon dont les étoiles géantes explosent. Chandra a également cartographié les éléments forgés à l’intérieur de l’étoile, qui se déplacent désormais dans l’espace pour aider à germer la prochaine génération d’étoiles et de planètes. Plus récemment, les données de Chandra ont été combinées avec celles du télescope spatial James Webb de la NASA pour aider à déterminer l’origine de structures mystérieuses au sein des vestiges.

Les images utilisées dans le dernier film Cas A ont été traitées à l’aide d’une technique de traitement de pointe, dirigée par Yusuke de l’Université Rikkyo au Japon, pour tirer pleinement parti de la vision précise aux rayons X de Chandra. L’article décrivant leurs travaux a été publié dans The Astrophysical Journal et est disponible en ligne.

Ces deux films montrent les capacités de Chandra à documenter les changements survenus dans les objets astronomiques au cours des périodes humaines. De tels films ne seraient pas possibles sans les archives de Chandra qui servent de référentiels publics pour les données collectées au cours des près de 25 années d’activité de Chandra.

Le Marshall Space Flight Center de la NASA gère le programme Chandra. Le Chandra X-ray Center du Smithsonian Astrophysical Observatory contrôle la science depuis Cambridge, dans le Massachusetts, et les opérations aériennes depuis Burlington, dans le Massachusetts.

En savoir plus sur l’observatoire à rayons X Chandra de la NASA.

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