La mise à jour XMM-Newton ha superado este mes otro hito, avec la publication de l'art número 2.000 en una publicación científica con sistema de 'revisión entre pares'. Es una prueba más de que XMM-Newton sigue siendo de ses principales observations astronómicos de monde.
Date de sortie de l'article, en Décembre 1999, XMM-Newton a été publié en plusieurs numéros et a fait l'objet d'un grand nombre d'observations astronomiques de notre temps. Prueba de ello es que en toas las convocatorias hay un exceso de tome d'observation de parte de los astronomos -para todas las sollicitudes haría falta multiplicar por siete el tiempo disponible-. También se refleja l'importancia de XMM-Newton dans le droit de publicaciones basadas en sus observaciones -alrededor d'unas 300 al año, aussi avec l'impact d'éstas-général avec son fils citadas cuatro veces más que les médias de publicaciones la literatura astronómica con sistemas de revisión por pares-. Se estimer entre 1.500 et 2.000 científicos que usan XMM-Newton. Y ha hacen para abordar múltiples cuestiones astrofísicas.
Entre les objets astronómicos de que tratent les las de 2.000 publicaciones basadas et observaciones de XMM-Newton haet cometas y planetas; cuásares y cúmulos de galaxias; estrellas de neutrones et agujeros negros; régions intéressantes; y emisión difusa de rayos X procedente del fondo cósmico de microondas. Entre les résultats obtenus par les recommandations de plus de détails concernant les résultats de recherche:
La décision confirmée d'oscilaciones cuasi-periódicas dans un noir négatif de súpermasivo, RE J1034 + 396, avec d'importantes implications pour le numéro de téléphone de Núcleos Galácticos Activos (AGN).
Descubrimiento de 2XMM J083026 + 524133, le cúmulo de galaxias plus de communication avec l'univers. La gran área colectora de XMM-Newton a l'habitude d'observer la mer en tant qu'observateur, notamment pour détecter des objets étendus, des cómulos de galaxias.
Una magnetar es una estrella de neutrones avec un campo magnético extremadamente intenso. XMM-Newton ha détecté pour un oscilación de 2.6 segundos dans le magnetar SGR 1627-41: otro avance clave pour comprender la naturaleza d'esta rara clase d'objets estelares.
Observation des espèces en rayons X de NGC 346, une pequeña región de la Pequeña Nube de Magallanes, avec un grand nombre de représentations de longitudes de la zone de l'eston. XMM-Newton est un important outil pour comprendre les mécanismes de formation en NGC 346.
Le XMM-Newton a été conçu et fonctionne avec le PSR J0737-3039. Los púlsares son un laboratorio natural para el estudio de procesos d'interacción de haute énergie; L'information informelle sur les résultats astronomiques est disponible sur le site web de l'auteur de cette page: http://www.pelos.fr .
XMM-Newton, également connue sous le nom de Mission de spectroscopie à rayons X à haut débit et de la Mission Multi-Mirror aux rayons X, est un observatoire spatial à rayons X lancé par l'Agence spatiale européenne en décembre 1999 sur une fusée Ariane 5. C'est la deuxième mission clé du programme Horizon 2000 de l'ESA. Nommé d'après le physicien et astronome Sir Isaac Newton, le vaisseau spatial est chargé d'étudier les sources de rayons X interstellaires, d'effectuer une spectroscopie à spectre étroit et large et d'effectuer la première imagerie simultanée d'objets à rayons X et optiques (visibles et ultraviolets) longueurs d'onde. [6]
Initialement prévu pour une mission de deux ans, le vaisseau spatial reste en bonne santé et a reçu des prolongements de mission jusqu'en 2016 [7]. L'ESA envisage de succéder à XMM-Newton avec le télescope avancé pour l'astrophysique des hautes énergies (ATHENA), la deuxième grande mission du plan Cosmic Vision 2015-25, qui sera lancée en 2028 [8]. XMM-Newton est similaire à l'Observatoire Chandra X-ray de la NASA, également lancé en 1999.
En mai 2018, près de 5 600 articles ont été publiés sur XMM-Newton ou sur les résultats scientifiques
Historique du concept et de la mission
La portée observationnelle de XMM-Newton comprend la détection des émissions de rayons X des objets astronomiques, des études détaillées des régions de formation des étoiles, l'étude de la formation et de l'évolution des amas de galaxies, l'environnement des trous noirs supermassifs et la cartographie de la mystérieuse matière noire. .[dix]
En 1982, avant même le lancement du prédécesseur EXOSAT de XMM-Newton en 1983, une proposition avait été faite pour une mission de télescope à rayons X «multi-miroirs». [11] [12] La mission XMM a été formellement proposée au Comité du programme scientifique de l'ESA en 1984 et a été approuvée par le Conseil des ministres de l'Agence en janvier 1985 [13]. Cette même année, plusieurs groupes de travail ont été créés pour déterminer la faisabilité d'une telle mission [11], et les objectifs de la mission ont été présentés lors d'un atelier organisé au Danemark en juin 1985. [12] [14] Lors de cet atelier, il a été proposé que le vaisseau spatial contienne 12 télescopes à rayons X à basse énergie et 7 à haute énergie. [14] [15] La configuration globale de l'engin spatial a été développée en février 1987 et s'inspire largement des leçons tirées de la mission EXOSAT [11]; le groupe de travail sur les télescopes a réduit le nombre de télescopes à rayons X à sept unités standardisées. [14] En juin 1988, l'Agence spatiale européenne a approuvé la mission et lancé un appel à propositions d'enquête (une "annonce d'opportunité"). [11] [15] Les améliorations technologiques ont encore réduit le nombre de télescopes à rayons X nécessaires à seulement trois. [15]
En juin 1989, les instruments de la mission ont été sélectionnés et les travaux ont commencé sur le matériel de l'engin spatial. [11] [15] Une équipe de projet a été créée en janvier 1993 et basée au Centre européen de recherche et de technologie spatiale (ESTEC) à Noordwijk, aux Pays-Bas. [13] Le maître d'œuvre Domier Satellitensysteme (filiale de l'ex-DaimlerChrysler Aerospace) a été choisi en octobre 1994 après l'approbation de la mission pour la phase de mise en œuvre, le développement et la construction débutant respectivement en mars 1996 et mars 1997 [13]. Le XMM Survey Science Center a été créé à l'Université de Leicester en 1995. [11] [16] Les trois modules de miroirs de vol pour les télescopes à rayons X ont été livrés par le sous-traitant italien Media Lario en décembre 1998 [14] et l'intégration et les essais des engins spatiaux ont été achevés en septembre 1999. [13]
XMM a quitté l'installation d'intégration ESTEC le 9 septembre 1999, prise par la route jusqu'à Katwijk puis par la barge Emeli à Rotterdam. Le 12 septembre, le vaisseau spatial a quitté Rotterdam pour la Guyane française à bord du navire de transport MN Toucan d'Arianespace. [17] Le Toucan a accosté à la ville franco-guyanienne de Kourou le 23 septembre et a été transporté au bâtiment de l'Assemblée finale Ariane 5 du Centre spatial guyanais pour la préparation finale du lancement. [18]
Le lancement de XMM a eu lieu le 10 décembre 1999 à 14h32 UTC du Centre Spatial Guyanais. [19] XMM a été lové dans l'espace à bord d'une fusée Ariane 504, et placé sur une orbite très elliptique de 40 degrés qui avait un périgée de 838 km (521 mi) et un apogée de 112 473 km (69 887 mi). [2] Quarante minutes après avoir été libéré de l'étage supérieur d'Ariane, la télémétrie a confirmé aux stations au sol que les panneaux solaires de l'engin spatial avaient été déployés avec succès. Les ingénieurs ont attendu 22 heures de plus avant de commander cinq fois les systèmes de propulsion embarqués qui, entre le 10 et le 16 décembre, ont changé l'orbite à 7.365 × 113.774 km avec une inclinaison de 38,9 degrés. . Cela a eu comme conséquence que l'engin spatial effectuait une révolution complète de la Terre environ toutes les 48 heures. [2] [20]
Immédiatement après le lancement, XMM a entamé sa phase de lancement et de début d'orbite [21]. Les 17 et 18 décembre 1999, les modules à rayons X et les portes du moniteur optique ont été ouverts respectivement. [22] L'activation des instruments a débuté le 4 janvier 2000 [2] et la phase de mise en service aux instruments a commencé le 16 janvier. [23] Le moniteur optique (OM) a atteint sa première lumière le 5 janvier, les deux MOS-CCD de l'European Photon Imaging Camera (EPIC) suivis le 16 janvier et le pnc-CCD EPIC le 22 janvier, et les spectromètres RG (Reflection Grating Spectrometer) ont vu la première lumière le 2 février. [23] Le 3 mars, la phase d'étalonnage et de validation des performances a commencé [2] et les opérations scientifiques de routine ont commencé le 1er juin. [23]
Lors d'une conférence de presse le 9 février 2000, l'ESA a présenté les premières images prises par XMM et a annoncé qu'un nouveau nom avait été choisi pour le vaisseau spatial. Alors que le programme portait officiellement le nom de Mission de spectroscopie à rayons X à haut débit, le nouveau nom refléterait la nature du programme et l'origine du domaine de la spectroscopie. Expliquant le nouveau nom de XMM-Newton, Roger Bonnet, ancien directeur scientifique de l'ESA, a déclaré: «Nous avons choisi ce nom parce que Sir Isaac Newton a inventé la spectroscopie et XMM est une mission de spectroscopie. Il a noté que parce que Newton est synonyme de gravité et que l'un des objectifs du satellite était de localiser un grand nombre de candidats au trou noir, "il n'y avait pas de meilleur choix que XMM-Newton pour le nom de cette mission."
En tenant compte de toutes les constructions, du lancement de l'engin spatial et de deux années d'exploitation, le projet a été réalisé avec un budget de 689 millions d'euros (conditions de 1999). [13] [14]
En raison de la bonne santé de l'engin spatial et des retours significatifs de données, XMM-Newton a reçu plusieurs extensions de mission du Comité du programme scientifique de l'ESA. La première extension a eu lieu en novembre 2003 et a été prolongée jusqu'en mars 2008 [25]. La deuxième prorogation a été approuvée en décembre 2005, prolongeant les travaux jusqu'en mars 2010. [26] Dans le cadre de l'approbation, il a été noté que le satellite disposait de suffisamment de consommables embarqués (carburant, énergie et santé mécanique) pour théoriquement poursuivre les opérations après 2017. [ 27] La quatrième prorogation en novembre 2010 a approuvé les opérations jusqu'en 2014. [28] Une cinquième extension a été approuvée en novembre 2014, les opérations ayant été poursuivies jusqu'en 2018. [7]
Le vaisseau spatial a la capacité d'abaisser la température de fonctionnement des deux caméras EPIC et RGS, une fonction qui a été incluse pour contrer les effets délétères des rayonnements ionisants sur les pixels de la caméra. En général, les instruments sont refroidis pour réduire la quantité de courant d'obscurité dans les appareils. Dans la nuit du 3 au 4 novembre 2002, le RGS-2 a été refroidi de sa température initiale de -80 ° C à -113 ° C et quelques heures plus tard à - 115 ° C (-175 ° F). Après analyse des résultats, il a été déterminé que la température optimale pour les deux unités RGS serait de -110 ° C (-166 ° F), et pendant les 13-14 novembre, RGS-1 et RGS-2 ont été fixés à ce niveau. Du 6 au 7 novembre, les détecteurs EPIC MOS-CCD ont été refroidis de leur température de fonctionnement initiale de -100 ° C (-148 ° F) à un nouveau réglage de -120 ° C (-184 ° F). Après ces ajustements, les deux caméras EPIC et RGS ont montré des améliorations spectaculaires dans la qualité. [29]
Le 18 octobre 2008, XMM-Newton a subi une panne de communication inattendue, pendant laquelle il n'y avait aucun contact avec le vaisseau spatial. Alors que l'on craignait que le véhicule ait subi un événement catastrophique, des photographies prises par des astronomes amateurs à l'observatoire de Starkenburg en Allemagne et ailleurs dans le monde ont montré que le vaisseau spatial était intact et qu'il était sur la trajectoire. Un signal faible a finalement été détecté en utilisant une antenne de 35 mètres (115 ft) à New Norcia, en Australie occidentale, et la communication avec XMM-Newton a suggéré que le commutateur de radiofréquence du vaisseau spatial avait échoué. Après le dépannage d'une solution, les contrôleurs au sol ont utilisé l'antenne de 34 m (112 ft) de la NASA au complexe Deep Space Communications de Goldstone pour envoyer une commande qui a changé le commutateur à sa dernière position de travail. L'ESA a indiqué dans un communiqué de presse que le 22 octobre, une station au Centre européen d'astronomie spatiale (ESAC) avait pris contact avec le satellite, confirmant que le processus avait fonctionné et que le satellite était de nouveau sous contrôle. [30] 32].
Vaisseau spatial
Le XMM-Newton est un télescope spatial de 10,8 mètres (35 pieds) de long et mesure 16,16 mètres (53 pieds) de large avec des panneaux solaires déployés. Au lancement, il pesait 3 764 kilogrammes (8 298 lb). [2] L'engin spatial a trois degrés de stabilisation, ce qui lui permet de viser une cible avec une précision de 0,25 à 1 arcsecondes. Cette stabilisation est obtenue grâce à l'utilisation du sous-système de contrôle Attitude & Orbit du satellite. Ces systèmes permettent également à l'engin spatial de pointer sur différentes cibles célestes, et peuvent faire tourner l'engin à un maximum de 90 degrés par heure. [11] [24] Les instruments embarqués sur le XMM-Newton sont trois caméras européennes à imagerie par photons (EPIC), deux spectromètres à grille de réflexion (RGS) et un moniteur optique.
L'engin spatial a une forme à peu près cylindrique et a quatre composants principaux. La plate-forme de support de miroir, qui supporte les ensembles de télescopes à rayons X et les systèmes de réseau, le moniteur optique et les suiveurs à deux étoiles, est située à l'avant du vaisseau spatial. Autour de ce composant est le module de service, qui porte divers systèmes de support de vaisseau spatial: bus électriques et informatiques, consommables (tels que le carburant et le liquide de refroidissement), panneaux solaires, le télescope Sun Shield, et deux antennes en bande S. Derrière ces unités se trouve le Tube du télescope, une structure en fibre de carbone creuse longue de 6,8 mètres (22 pieds) qui fournit un espacement exact entre les miroirs et leur équipement de détection. Cette section contient également de l'équipement de dégazage à l'extérieur, ce qui aide à éliminer les contaminants de l'intérieur du satellite. À l'extrémité arrière de l'engin spatial se trouve l'assemblage du plan focal, qui prend en charge la plate-forme du plan focal (portant les caméras et les spectromètres) et les assemblages de traitement des données, de distribution d'énergie et de radiateurs.
Caméras européennes d'imagerie photonique
Les trois caméras européennes d'imagerie par photons (EPIC) sont les principaux instruments embarqués sur XMM-Newton. Le système est composé de deux caméras MOS-CCD et d'une seule caméra PN-CCD, avec un champ de vision total de 30 minutes d'arc et une plage de sensibilité d'énergie comprise entre 0,15 et 15 keV (82,7 à 0,83 ångströms). Chaque caméra contient une roue à filtres à six positions, avec trois types de filtres transparents aux rayons X, une position complètement ouverte et une position complètement fermée; chacun contient également une source radioactive utilisée pour l'étalonnage interne. Les caméras peuvent fonctionner indépendamment dans une variété de modes, en fonction de la sensibilité de l'image et la vitesse nécessaire, ainsi que l'intensité de la cible. [34] [35] [36]
Les deux caméras MOS-CCD sont utilisées pour détecter les rayons X à basse énergie. Chaque caméra est composée de sept puces de silicium (une au centre et six autour), chaque puce contenant une matrice de 600 × 600 pixels, donnant à l'appareil une résolution totale d'environ 2,5 mégapixels. Comme discuté ci-dessus, chaque caméra a un grand radiateur adjacent qui refroidit l'instrument à une température de fonctionnement de -120 ° C (-184 ° F). Ils ont été développés et construits par le Centre de recherche spatiale de l'Université de Leicester et EEV Ltd. [29] [34] [36]
La caméra pn-CCD est utilisée pour détecter les rayons X à haute énergie et est composée d'une seule puce de silicium avec douze CCD embarqués individuels. Chaque CCD est de 64 × 189 pixels, pour une capacité totale de 145 000 pixels. Au moment de sa construction, la caméra PN-CCD sur XMM-Newton était la plus grande de ces dispositifs, avec une surface sensible de 36 cm2 (5,6 pouces carrés). Un radiateur refroidit la caméra à -100 ° C (-148 ° F). Ce système a été réalisé par l'Institut Astronomisches de Tübingen, l'Institut Max Planck de physique extraterrestre et le PNSensor, tous en Allemagne. [34] [37] [38]
Le système EPIC enregistre trois types de données sur chaque radiographie détectée par ses caméras CCD. Le temps d'arrivée des rayons X permet aux scientifiques de développer des courbes de lumière, qui projettent le nombre de rayons X qui arrivent dans le temps et montrent les changements dans la luminosité de la cible. Lorsque la radiographie atteint la caméra, une image visible de la cible peut être développée. La quantité d'énergie transportée par les rayons X peut également être détectée et aide les scientifiques à déterminer les processus physiques qui se produisent sur la cible, tels que sa température, sa composition chimique et l'environnement entre la cible et le télescope. [39]
Spectromètres à grille de réflexion
Les spectromètres à grille de réflexion (RGS) sont un système secondaire sur l'engin spatial et sont composés de deux caméras à plan focal et de leurs réseaux de réseaux de réflexion. Ce système est utilisé pour construire des données spectrales de rayons X et peut déterminer les éléments présents dans la cible, ainsi que la température, la quantité et d'autres caractéristiques de ces éléments. Le système RGS fonctionne dans la plage de 2,5 à 0,35 keV (5 à 35 ångström), ce qui permet de détecter le carbone, l'azote, l'oxygène, le néon, le magnésium, le silicium et le fer. [40] [41]
Les caméras à plan focal se composent chacune de neuf dispositifs MOS-CCD montés à la suite d'une courbe appelée cercle de Rowland. Chaque CCD contient 384 × 1024 pixels, pour une résolution totale de plus de 3,5 mégapixels. La largeur totale et la longueur de la matrice CCD étaient dictées par la taille du spectre RGS et la gamme de longueurs d'onde, respectivement. Chaque matrice CCD est entourée d'une paroi relativement massive, assurant la conduction thermique et le blindage contre le rayonnement. Les radiateurs à deux étages refroidissent les caméras à une température de fonctionnement de -110 ° C (-166 ° F). Les systèmes de caméras ont été un effort commun entre SRON, l'Institut Paul Scherrer, et MSSL, avec EEV Ltd et Contraves Space fournissant du matériel. [29] [40] [41] [42] [43]
Les réseaux de râpage de réflexion sont attachés à deux des télescopes principaux. Ils permettent à environ 50% des rayons X entrants de passer sans perturbation au système EPIC, tout en redirigeant les 50% restants vers les caméras à plan focal. Chaque RGA a été conçu pour contenir 182 réseaux identiques, bien qu'une erreur de fabrication en ait laissé une avec seulement 181. Parce que les miroirs du télescope ont déjà focalisé les rayons X pour converger au point focal, chaque réseau a le même angle d'incidence, et comme les caméras de plan focal, chaque matrice de réseau se conforme à un cercle de Rowland. Cette configuration minimise les aberrations focales. Chaque réseau de 10 × 20 cm (4 × 8 po) est composé d'un substrat en carbure de silicium de 1 mm (0,039 po) recouvert d'un film d'or de 2 000 Å (7,9 × 10-6 po) et est soutenu par cinq raidisseurs en béryllium. Les réseaux contiennent un grand nombre de rainures, qui effectuent réellement la déviation des rayons X; chaque grille contient en moyenne 646 rainures par millimètre. Les RGA ont été construits par l'Université de Columbia. [40] [41]
Moniteur optique
Le moniteur optique (OM) est un télescope optique / ultraviolet Ritchey-Chrétien de 30 cm (12 po) conçu pour fournir des observations simultanées aux côtés des instruments à rayons X de l'engin spatial. L'OM est sensible entre 170 et 650 nanomètres dans un champ de vision carré de 17 × 17 minutes d'arc co-aligné avec le centre du champ de vision du télescope à rayons X. Il a une distance focale de 3,8 m (12 ft) et un rapport focal de ƒ / 12,7. [44] [45]
L'instrument est composé du module de télescope, contenant les optiques, les détecteurs, l'équipement de traitement et l'alimentation électrique; et le module électronique numérique, contenant l'unité de commande de l'instrument et les unités de traitement des données. La lumière entrante est dirigée vers l'un des deux systèmes de détection entièrement redondants. La lumière traverse une roue filtrante à 11 positions (une opaque pour bloquer la lumière, six filtres à large bande, un filtre à lumière blanche, une loupe et deux grismes), puis à travers un intensificateur qui amplifie la lumière d'un million de fois, puis sur le capteur CCD. Le CCD a une taille de 384 × 288 pixels, dont 256 × 256 pixels sont utilisés pour les observations; chaque pixel est ensuite sous-échantillonné en 8 × 8 pixels, ce qui donne un produit final de 2048 × 2048. Le moniteur optique a été construit par le Mullard Space Science Laboratory avec des contributions d'organisations aux États-Unis et en Belgique.
Rôle de l'ESA dans la mission satellite:
Les scientifiques utilisant XMM Newton disposent d'une équipe de soutien aux utilisateurs étendue et bien établie, située dans le Centre des opérations scientifiques (SOC) de XMM-Newton, à l'ESAC, près de Madrid. Le travail du SOC permet à la communauté scientifique de tirer le meilleur parti de la capacité de XMM-Newton.
Tout scientifique souhaitant demander un temps d'observation avec XMM-Newton peut avoir l'aide du SOC pour préparer sa demande, ainsi que pour en obtenir la performance maximale, si celle-ci est acceptée. Une fois les observations faites, le SOC s'assurera que les données sont étalonnées et distribuées dans un délai adéquat. Le logiciel SAS (Science Analysis System) a été développé spécifiquement pour analyser les données XMM-Newton et faciliter l'analyse des données. Le SOC joue un rôle actif dans le développement et la maintenance du SAS.
Le COS est également responsable de la planification à long terme - une année d'avance - des activités du satellite, ainsi que de la planification plus détaillée et à court terme qui a lieu quelques semaines avant que les observations ne soient faites.
La planification à court terme doit parfois prendre en compte des événements inattendus, tels que les objectifs d'opportunité (TOO). Pour certains TOO qui nécessitent une réaction rapide, la réorganisation du SOC peut atteindre un temps de réponse de quelques heures seulement entre l'avertissement et l'observation.
Les alertes d'un TOO par la communauté scientifique sont adressées au SOC; Il est de la responsabilité de ce dernier de mettre en œuvre le TOO qui a été approuvé par le scientifique en chef de XMM-Newton. D'autres services SOC incluent la maintenance d'un «help-desk» - un service d'aide permanent aux utilisateurs -; la mise à jour des informations sur la mission (sur des pages Web ou dans des documents); surveiller l'état et la performance des instruments; et mettre à jour l'étalonnage des instruments.
Le SOC organise régulièrement des réunions scientifiques où les nouveaux résultats sont présentés et discutés, et dont le but est de stimuler le retour scientifique de la mission. En outre, des réunions SAS ont lieu régulièrement à l'ESAC, au cours desquelles les utilisateurs de XMM-Newton reçoivent une formation intensive et pratique pour réussir à réduire et analyser les données XMM-Newton.
Les références
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