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Neutron Star Interior Composition Explorer

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L'instrument NICER a bord de la Station spatiale internationale (vue d'artiste).
Schema de NICER.
NICER sans ses couches d'isolant thermique.

Neutron Star Interior Composition Explorer, egalement designe par son acronyme NICER, est une mission du programme Explorer de la NASA dont l'objectif est l'etude de la structure interne des etoiles a neutrons. Pour realiser cette etude, l'agence spatiale americaine fait developper un spectroscope mesurant les caracteristiques du rayonnement X mou (0,2-12 keV) emis par ce type d'etoiles. L'instrument a rejoint la Station spatiale internationale le a bord d'un vaisseau cargo Dragon.

Deroulement du projet

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NICER a ete selectionne dans le cadre du programme scientifique Explorer de la NASA en . Dans la classification de ce programme, c'est une mission de type Mission of Opportunity (MO) beneficiant a ce titre d'une budget de 55 millions US$[1]. L'instrument doit etre place en orbite par un vaisseau cargo charge d'apporter du fret a la Station spatiale internationale et fixe a l'exterieur de celle-ci sur une des palettes ExPRESS servant de support aux experiences scientifiques exposees dans le vide. Le lancement prevu initialement en 2016 a ete repousse en 2017 a la suite de la perte de la mission SpaceX CRS-7[2]. La mission primaire doit durer 18 mois avec un prolongement optionnel de 6 mois[3].

Objectifs scientifiques

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Les objectifs de la mission sont les suivants[3] :

  • definir la structure de la matiere a l'interieur de l'etoile a neutrons en mesurant le diametre de l'etoile avec une precision de 5 % et en determinant la vitesse de refroidissement ;
  • identifier la maniere dont la matiere de l'etoile a neutrons evolue en mesurant la stabilite temporelle des pulsars, les proprietes des oscillations, precessions et explosions ;
  • determiner la quantite d'energie expulsee par l'etoile a neutrons a travers la mesure des formes intrinseques du rayonnement emis, des spectres et des luminosites.

Caracteristiques de l'instrument

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La partie optique de l'instrument est constituee de 56 concentrateurs de rayons X (X-ray concentrator). Chaque concentrateur collecte les photons d'une petite partie de la voute celeste (15 minutes d'arc carrees) sur une surface reflechissante d'environ 50 cm2 et les renvoie vers un detecteur a derive en silicium (SDD silicon drift detector). Les SDD detectent individuellement chaque photon en enregistrant leur date d'arrivee et leur energie avec une grande precision. Les concentrateurs sont constitues de 24 feuillets reflechissants en forme de cones emboites. Les photons se reflechissent sous une incidence rasante (l'angle d'incidence est impose par leur energie plus importante que les photons optiques) une seule fois car l'instrument ne restitue pas d'image. L'instrument est monte sur un systeme permettant de le maintenir pointe automatiquement vers une cible preselectionnee avec une precision de 90 secondes d'arc. De maniere typique, l'instrument etudie 3 cibles a chaque orbite parcourue par la station spatiale[4].

Synthese des caracteristiques[5]
Caracteristique Valeur Comparaison, commentaire
Bande passante 0,2-12 keV Rayons X mous
Surface effective > 2 000 cm2 a 1,5 keV
600 cm2 a 6 keV		 Deux fois mieux que l'instrument equivalent de XMM-Newton
resolution spectrale 85 eV a 1,5 keV
137 eV a 6 keV		 equivalente a celle de XMM-Newton et RXTE
Resolution temporelle < 300 nanosecondes 25 fois meilleure que celle de RXTE
100 a 1 000 fois meilleure que celle de XMM-Newton
Resolution spatiale 5 minutes d'arc
Bruit de fond Domine par le bruit de fond des binaires X
Sensibilite 3 x 10-14 erg s-1 cm-2 25 fois meilleure que celle de RXTE
4 fois meilleure que celle de XMM-Newton

Prolongement technologique : l'experience SEXTANT

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SEXTANT (Station Explorer for X-ray Timing and Navigation Technology) est une experience de navigation astronomique basee sur l'analyse des rayons X emis par les pulsars. Cette experience doit s'appuyer sur les donnees fournies par l'instrument NICER. L'objectif est de parvenir a determiner la position de la Station spatiale internationale avec une precision de 5 km[6].

References et notes

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  1. | (en) << NASA Selects Explorer Investigations for Formulation >>, NASA, .
  2. | (en) << The Neutron star Interior Composition ExploreR Mission >>, Centre Goddard (NASA) (consulte le ).
  3. | a et b (en) << NICER - Mission overview >>, Centre Goddard (NASA) (consulte le ).
  4. | Gendreau 2012, p. 5-7.
  5. | (en) Keith Gendreau, << NICER - Neutron Star Interior Composition Explorer >> [PDF], Centre Goddard (NASA) (consulte le ).
  6. | (en) Keith C. Gendreau, Zaven Arzoumanian et Takashi Okajima << The Neutron star Interior Composition ExploreR (NICER): an Explorer mission of opportunity for soft x-ray timing spectroscopy >> () (DOI 10.1117/12.926396, Bibcode 2012SPIE.8443E..13G)
    --Proceedings of the SPIE: Space Telescopes and Instrumentation 2012, Ultraviolet to Gamma Ray (en)    .

Bibliographie

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  • (en) Keith C. Gendreau, << The Neutron star Interior Composition ExploreR (NICER): an Explorer mission of opportunity for soft x -ray timing spectroscopy >>, Proc. SPIE (en) 8443, vol. 341, , p. 1-8 (DOI 10.1117/12.926396, lire en ligne).

Articles connexes

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Liens externes

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