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EXOSAT

EXOSAT (acronyme de X-ray Observatory Satellite) est un télescope spatial de l'Agence spatiale européenne (ESA) observant dans le domaine des rayons X de faible et moyenne énergie (entre 0,05 et 50 keV). Il a été placé en orbite le par un lanceur Delta tiré depuis la base de lancement de Vandenberg. Le satellite, qui représente la seconde génération des télescopes à rayons X, a effectué 1780 observations de différents types de sources de rayonnements X : galaxie active, couronne stellaire, naine blanche, binaire X, groupe de galaxies et rémanent de supernova. Le déclin naturel de l'orbite d'EXOSAT a entrainé sa rentrée atmosphérique le 6 mai 1986.

EXOSAT
Description de cette image, également commentée ci-après
Vue d'artiste du satellite EXOSAT.
Données générales
Organisation ESA
Domaine Astronomie X
Type de mission Observatoire spatial
Statut Mission achevée
Autres noms X-ray Observatory Satellite
Lancement 26 mai 1983
DĂ©sorbitage 9 avril 1986
Identifiant COSPAR 1983-051A
Caractéristiques techniques
Masse au lancement 510 kg
Orbite terrestre haute
Périgée 347 km
Apogée 191 709 km
PĂ©riode 90,6 heures
TĂ©lescope
Type Wolter type I
Diamètre 0,3 m (extérieur)
Focale 1,1 m
Longueur d'onde Entre 0,05 et 50 keV
Principaux instruments
LE (x2) TĂ©lescopes RX mous
ME TĂ©lescope RX moyens

Contexte

Le satellite de la NASA HEAO-2 (Einstein) lancĂ© en 1978 est le premier tĂ©lescope spatial Ă  rayons X capable de localiser de multiples sources de rayons X grâce Ă  une optique de type Wolter. Faute de budget et malgrĂ© les demandes pressantes des scientifiques amĂ©ricains qui ont effectuĂ© une moisson de dĂ©couvertes grâce aux donnĂ©es collectĂ©es par HEAO-2 jusqu'en 1981, la NASA choisit de ne pas dĂ©velopper de successeur[1]. C'est l'Agence spatiale europĂ©enne qui dĂ©veloppe le tĂ©lescope spatial Ă  rayons X de deuxième gĂ©nĂ©ration EXOSAT. Celui-ci est le premier satellite scientifique entièrement conçu par l'Agence spatiale europĂ©enne et son premier satellite stabilisĂ© 3 axes. Il est lancĂ© le 26 mai 1983 par une fusĂ©e amĂ©ricaine Thor Delta et placĂ© sur une orbite terrestre haute très excentrique de 191 000 km x 350 km avec une pĂ©riode de 90 heures.

Objectifs

Les objectifs d'EXOSAT sont :

  • localisation de sources de rayons X avec une prĂ©cision de 10 secondes d'arc pour les sources ayant une Ă©nergie comprise entre 0,04 keV et 2 keV et de minutes d'arc pour les sources de 1,5 Ă  50 keV
  • cartographie des sources Ă©tendues de rayons X mou en utilisant les tĂ©lescopes
  • spectroscopie Ă  large bande des sources ayant une Ă©nergie comprise entre 0,04 et 80 keV avec l'ensemble des instruments
  • spectroscopie d'Ă©nergie dispersive sur les sources ponctuelles en utilisant les rĂ©seaux de diffraction des tĂ©lescopes
  • mesure de la variabilitĂ© temporelle des sources de rayons X du jour Ă  la milliseconde
  • dĂ©tection de nouvelles sources de rayons X.

Caractéristiques techniques

EXOSAT un satellite stabilisĂ© 3 axes de 510 kg dont 120 kg pour les instruments scientifiques. De forme parallĂ©lĂ©pipĂ©dique (2,1x2,1x1,35 m) il est coiffĂ© par un panneau solaire vertical de 1,85 mètre de haut. L'orbite est ajustĂ©e par des petits propulseurs de 14,7 newtons consommant de l'hydrazine. Le panneau solaire possède 1 degrĂ© de libertĂ© et fournit 260 watts. Le satellite circule sur son orbite de manière Ă  ĂŞtre en permanence au contact avec le centre de contrĂ´le au sol. Sur les 90 heures d'une orbite, 76 heures sont consacrĂ©es aux observations scientifiques, le reste du temps les mesures sont perturbĂ©es par la traversĂ©e des ceintures de Van Allen. Les donnĂ©es sont transmises en bande S avec un dĂ©bit maximum de 8 kilobits par seconde[2].

Charge utile

EXOSAT dispose de trois instruments : deux télescopes à rayons X mous LE, un détecteur à rayons X moyen ME et un compteur proportionnel à gaz GSPC.

TĂ©lescopes Ă  rayons X mous LE

Cet instrument est constituĂ© par deux tĂ©lescopes imageurs Ă  rayons X mous (Ă©nergie comprise entre 0,05 et 2 keV) Ă  incidence rasante de type Wolter I identiques Ă©quipĂ©s de dĂ©tecteurs au plan focal : un PSD (position sensitive detector) et un CMA (channel multiplier array)[3]. L'optique est constituĂ©e de deux coques avec un revĂŞtement en or et une focale de 1,1 mètre et un diamètre extĂ©rieur de 30 cm[4].

Instrument Ă  rayons X moyens

L'instrument Ă  rayons X moyens ME (Medium Energy) est constituĂ© de 8 compteurs proportionnels Ă  gaz ayant une surface gĂ©omĂ©trique de 1 600 cm3 et un champ de 45 minutes d'arc FWMH. L'instrument fournit le spectre du rayonnement X dont l'Ă©nergie est comprise entre 1 et 50 keV[5].

Le spectromètre à scintillation gazeuse GSPC

Le spectromètre à scintillation gazeuse GSPC (Gas Scintillation Proportional Counter) se caractérise par un deltaE/E de 4,5% à 6 keV[6].

RĂ©sultats

Le satellite Exosat a effectué 1780 observations de différents types de sources de rayonnements X : galaxie active, couronne stellaire, naine blanche, binaire X, groupe de galaxies et rémanent de supernova[7]. Les découvertes les plus notables sont[8] :

  • dĂ©couverte en observant l'Ă©toile GX5-1 des oscillations quasi pĂ©riodiques qui sont des variations très rapides de l'intensitĂ© de la lumière, dans le domaine des rayons X, observĂ©s dans les microquasars. Selon les hypothèses en vigueur en 2013 ces oscillations proviennent du disque d'accrĂ©tion qui tourne autour du trou noir dans un microquasar.
  • dĂ©couverte d'une binaire X Ă  faible masse situĂ©e dans l’amas globulaire NGC 6624 ayant une pĂ©riode de rotation autour de son trou noir de onze minutes.
  • dĂ©tection de variations Doppler dans la ligne du fer dĂ©montrant que l'Ă©mission est thermique (avec le reste de l'Ă©nergie Ă  6,7 keV) et provient d'un jet situĂ© Ă  proximitĂ©.
  • observation du pulsar rayons X EXO 2030+375 montrant qu'une variation de la pĂ©riode de pulsation se traduisait par une variation de la luminositĂ© dĂ©multipliĂ©e par 100. Ces observations ont fourni de nouvelles informations sur la dynamique du disque d'accrĂ©tion et sur le rayonnement Ă©mis par les Ă©toiles Ă  neutrons ayant un disque d'accrĂ©tion.
  • dĂ©couverte que les variations sur une courte Ă©chelle de temps constituent une caractĂ©ristique commune des noyaux de galaxies actives et ces variations ne prĂ©sentent pas de pĂ©riodicitĂ© caractĂ©ristique.

Notes et références

  1. Philippe Jamet, « XMM : sonder les mystères de l’Univers en X », Fusion, no 79,‎ (lire en ligne)
  2. (en) « EXOSAT », sur site ESA scientifique, ESA missions scientifiques (version du 15 octobre 2006 sur Internet Archive)
  3. (en) « Exosat — the new extrasolar x-ray observatory »
  4. (en) « EXOSAT > Instruments > The low ernergy telescope », sur site ESA scientifique, ESA missions scientifiques (consulté le )
  5. (en) « EXOSAT > Instruments > The Medium Energy instrument », sur site ESA scientifique, ESA missions scientifiques (consulté le )
  6. (en) « EXOSAT > Instruments > The gas scintillation proportional counter », sur site ESA scientifique, ESA missions scientifiques (consulté le )
  7. (en) « EXOSAT : Background Science », sur site ESO de l'ESAC, ESA missions scientifiques (consulté le )
  8. (en) « EXOSAT : Science Results », sur site ESO de l'ESAC, ESA missions scientifiques (consulté le )

Voir aussi

Articles connexes

  • HEAO-2 prĂ©dĂ©cesseur de EXOSAT dĂ©veloppĂ© par la NASA
  • ROSAT tĂ©lescope allemand qui a poursuivi l'exploration d'EXOSAT Ă  compter de 1990

Liens externes

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