En juin 2017, le Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) de la NASA a été installé à bord de la Station spatiale internationale (ISS). Le but de cet instrument est de fournir des mesures de haute précision des étoiles à neutrons et d'autres objets super-denses qui sont sur le point de s'effondrer dans des trous noirs. NICER est également le premier instrument conçu pour tester une technologie qui utilisera des pulsars comme balises de navigation.
Récemment, la NASA a utilisé des données obtenues au cours des 22 premiers mois d'opérations scientifiques de NICER pour créer une carte radiographique de l'ensemble du ciel. Il en est résulté une belle image qui ressemble à une image à longue exposition de danseurs de feu, à l'activité des éruptions solaires de centaines d'étoiles, ou même à une visualisation du World Wide Web. Mais en fait, chaque point lumineux représente une source de rayons X tandis que les filaments brillants sont leur chemin à travers le ciel nocturne.
Le principal objectif scientifique de NICER exige qu'il cible et suive les sources cosmiques de rayons X et d'autres particules énergétiques lorsque l'ISS orbite autour de la Terre toutes les 93 minutes. Cependant, les détecteurs de l'instrument restent actifs même lorsqu'il est «de nuit» à bord de la station, période pendant laquelle les détecteurs errent entre les cibles.
Ce sont ces données, recueillies lors des «mouvements nocturnes» de l'instrument NICER, qui ont contribué à la création de l'image. Chaque arc trace les mouvements de sources de rayons X particulièrement lumineuses - qui se composent de pulsars, de trous noirs et de galaxies éloignées (marquées dans l'image ci-dessus) - par rapport à l'ISS en orbite autour de la Terre.
La luminosité de chaque point est le résultat du temps que l'instrument NICER a passé à les regarder directement, ainsi que de toute énergie supplémentaire qui a été captée lors de ses «mouvements de nuit». L'image révèle également une lueur diffuse qui imprègne le ciel même loin des sources lumineuses, ce qui correspond au fond de rayons X (XRB).
Les arcs proéminents, quant à eux, sont dus au fait que NICER suit souvent les mêmes chemins entre les cibles, dont les plus brillantes sont des sources que NICER surveille régulièrement. Keith Gendreau, chercheur principal de la mission au Goddard Space Flight Center de la NASA, a résumé l’importance de NICER dans un récent communiqué de presse de la NASA:
«Même avec un traitement minimal, cette image révèle la boucle Cygnus, un vestige de supernova d'environ 90 années-lumière de diamètre qui aurait 5 000 à 8 000 ans. Nous construisons progressivement une nouvelle image radiographique de tout le ciel, et il est possible que les balayages nocturnes de NICER découvrent des sources inconnues auparavant.
La mission principale de NICER est de déterminer la taille et la densité des restes stellaires comme les étoiles à neutrons avec une marge d'erreur de 5%. Les pulsars, qui sont des étoiles à neutrons à rotation rapide qui apparaissent comme des impulsions (d'où le nom), font partie des cibles régulières de NICER car ils sont parfaitement adaptés à ce type de recherche sur le "rayon de masse".
Ces mesures recueillies par NICER aideront les physiciens à enfin résoudre le mystère de la forme que prend la matière à l'intérieur des noyaux de ces objets super-compressés. Mis à part NICER, les pulsars sont le principal objectif de recherche de l'expérience Station Explorer pour la technologie de synchronisation et de navigation par rayons X (SEXTANT), qui pourrait aider au développement de technologies de navigation de pointe pour l'espace.
Comme un système GPS, SEXTANT utilise la synchronisation précise des impulsions de rayons X pulsar pour déterminer de manière autonome la position et la vitesse de NICER dans l'espace. Couplée à la capacité éprouvée de NICER d'utiliser des pulsars comme sources de synchronisation, cette technologie pourrait conduire au développement d'un système de navigation dans l'espace lointain qui permettrait des missions dans tout le système solaire, et peut-être même l'espace interstellaire.
