RAYONNEMENT COSMIQUERayons X cosmiques

Les premières observations astronomiques dans le domaine des rayons X ont été réalisées avec des télescopes extrêmement sommaires. Ces instruments comprenaient un détecteur de photons, du type compteur proportionnel, permettant de mesurer l'énergie de chaque photon détecté avec une précision relative de l'ordre de 20 à 40 p. 100. L'effet directionnel indispensable à toute étude astronomique était assuré par un collimateur mécanique constitué de grilles, plaques ou tubes dont l'agencement délimitait la portion du ciel à observer. La résolution angulaire obtenue était de l'ordre du degré (fig. 1a).

Détection des rayons X

Dessin

La détection des rayons X. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Le caractère exceptionnel et inattendu des premiers résultats n'a pas empêché les expérimentateurs de prendre conscience de la médiocrité des résolutions spectrale et angulaire de ces télescopes et les a incités à développer de meilleurs instruments.

Les progrès réalisés varient avec la gamme d'énergie considérée.

Dans le domaine des basses énergies (inférieures à 5 kiloélectronvolts ; symbole : keV), l'amélioration de la résolution angulaire a été spectaculaire grâce à l'emploi de véritables optiques comportant des miroirs paraboliques et hyperboliques (fig. 1b). Ces miroirs utilisent la propriété de tous les matériaux d'avoir, pour les rayons X, un indice de réfraction très légèrement inférieur à l'unité. Cela signifie que, pour des incidences très rasantes, les photons X subissent une réflexion totale. L'angle critique est de l'ordre de 1 degré aux environs de 1 kiloélectronvolt, et il décroît très rapidement lorsque l'énergie augmente. Cela explique qu'en pratique les optiques en rayons X ne sont efficaces qu'à très basse énergie. À titre d'exemple, citons le télescope de l'observatoire Einstein (H.E.A.O.-2), dont le diamètre était égal à 60 centimètres et la distance focale à 3,5 mètres. La surface collectrice était de 800 centimètres carrés et la résolution angulaire de quelques secondes. Le satellite européen Exosat (European X-Ray Observatory Satellit [...]