Le nouveau mini satellite de la NASA étudiera le halo de Milky Way - ScienceDaily

Le nouveau mini satellite de la NASA étudiera le halo de Milky Way - ScienceDaily

Les astronomes ne cessent d'être brefs lorsqu'ils étudient la matière «normale», le matériau qui compose les galaxies, les étoiles et les planètes. Une nouvelle mission CubeSat commanditée par la NASA et baptisée HaloSat, déployée depuis la Station spatiale internationale le 13 juillet, aidera les scientifiques à rechercher la matière manquante de l'univers en étudiant les rayons X des gaz chauds entourant notre galaxie de la Voie Lactée.

Le fond de micro-onde cosmique (CMB) est la plus ancienne lumière de l'univers, rayonnement datant de 400 000 ans. Les calculs basés sur les observations CMB indiquent que l'univers contient: 5% de protons de matière normale, de neutrons et d'autres particules subatomiques; 25 pour cent de matière noire, une substance qui reste inconnue; et 70% d'énergie sombre, une pression négative accélérant l'expansion de l'univers.

À mesure que l'univers se dilatait et se refroidissait, la matière normale se fondait en gaz, poussière, planètes, étoiles et galaxies. Mais lorsque les astronomes calculent les masses estimées de ces objets, ils ne représentent qu'environ la moitié de ce que les cosmologistes disent devoir être présents.

"Nous devrions avoir tout ce dont nous disposions aujourd'hui lorsque l'univers avait 400 000 ans", a déclaré Philip Kaaret, chercheur principal de HaloSat à l'Université de l'Iowa (UI), qui dirige la mission. "Où est-ce que ça s'est passé? La réponse à cette question peut nous aider à apprendre comment nous sommes passés de l'état d'uniforme CMB aux structures à grande échelle que nous voyons aujourd'hui."

Les chercheurs pensent que la matière manquante peut être dans le gaz chaud situé soit dans l'espace entre les galaxies ou dans les halos galactiques, les composants étendus entourant les galaxies individuelles.

HaloSat étudiera le gaz dans le halo de la Voie Lactée qui tourne autour de 2 millions de degrés Celsius (3,6 millions de degrés Fahrenheit). À de telles températures élevées, l'oxygène jette la plupart de ses huit électrons et produit les rayons X que HaloSat mesurera.

D'autres télescopes à rayons X, comme l'étoile à neutrons Interior Composition Explorer de la NASA et l'observatoire à rayons X Chandra, étudient des sources individuelles en observant de petites plaques du ciel. HaloSat regardera le ciel entier, 100 degrés carrés à la fois, ce qui aidera à déterminer si le halo galactique diffuse est plus proche d'un œuf frit ou d'une sphère.

"Si vous pensez au halo galactique dans le modèle de l'oeuf frit, il aura une distribution différente de la luminosité lorsque vous regardez directement à partir de la Terre que lorsque vous regardez des angles plus larges", a déclaré Keith Jahoda, un co-investigateur HaloSat et astrophysicien au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. "Si c'est dans une forme quasi-sphérique, par rapport aux dimensions de la galaxie, alors vous vous attendez à ce qu'il soit plus ou moins la même luminosité dans toutes les directions."

La forme du halo déterminera sa masse, ce qui aidera les scientifiques à comprendre si la matière manquante de l'univers se trouve dans des halos galactiques ou ailleurs.

HaloSat sera la première mission d'astrophysique qui minimise les effets des rayons X produits par l'échange de charges de vent solaire. Cette émission se produit lorsque le vent solaire, un flux de particules hautement chargées provenant du Soleil, interagit avec des atomes non chargés comme ceux de l'atmosphère terrestre. Les particules du vent solaire captent les électrons des atomes non chargés et émettent des rayons X. Ces émissions présentent un spectre similaire à ce que les scientifiques s'attendent à voir dans le halo galactique.

"Chaque observation que nous faisons a cette émission de vent solaire dans une certaine mesure, mais elle varie avec le temps et les conditions du vent solaire", a déclaré Kip Kuntz, un co-chercheur HaloSat à l'Université Johns Hopkins de Baltimore. "Les variations sont si difficiles à calculer que beaucoup de gens le mentionnent et l'ignorent ensuite dans leurs observations."

Afin de minimiser ces rayons X du vent solaire, HaloSat recueillera la plupart de ses données pendant 45 minutes sur la moitié nocturne de son orbite de 90 minutes autour de la Terre. Du côté de la journée, le satellite se rechargera à l'aide de ses panneaux solaires et transmettra les données au Wallops Flight Facility de la NASA en Virginie, qui relaiera les données au centre de contrôle des opérations de la mission à Blue Canyon Technologies à Boulder, Colorado.

«HaloSat a été une merveilleuse occasion de mettre la main sur un instrument, de travailler sur les complexités de quelque chose qui se passe dans l'espace et de planifier tous les problèmes qui s'y rattachent, ce qui est très amusant», a déclaré Daniel LaRocca, un étudiant diplômé de l'UI dans l'équipe de mission.

HaloSat mesure 4 x 8 x 12 pouces (environ 10 x 20 x 30 centimètres) et pèse environ 26 livres (12 kilogrammes). C'est la première mission CubeSat d'astrophysique scientifique, mais un CubeSat appelé le télescope spatial arcseconde permettant la recherche en astrophysique (ASTERIA), mené par le Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, en Californie, lancé en 2017 pour démontrer la technologie astrophysique. Les missions de CubeSat prennent habituellement environ trois ans pour se développer, par le lancement et le début de la collecte des données, le temps optimal pour que les étudiants de premier cycle ou des cycles supérieurs soient impliqués du début à la fin.

"HaloSat a définitivement façonné la façon dont je vois mon avenir", a déclaré Hannah Gulick, une étudiante de premier cycle de l'UI qui travaillait à la mission. "J'espère être un astrophysicien qui construit des instruments et utilise ensuite les observations de ces instruments pour faire mes propres découvertes."

HaloSat est une mission de la NASA CubeSat menée par l'Université de l'Iowa à Iowa City. Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, Wallops Flight Facility de la NASA à Wallops Island en Virginie, Blue Canyon Technologies à Boulder au Colorado, Johns Hopkins University à Baltimore et d'importantes contributions de partenaires en France. HaloSat a été sélectionné par le biais de l'initiative CubeSat Launch Initiative de la NASA dans le cadre de la 23ème édition des missions de lancement pédagogique des nanosatellites.

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