Alors que le télescope spatial James Webb de la NASA aide les astronomes à prendre des photos de 122 mégapixels à 1,5 million de kilomètres de la Terre, la toute dernière caméra de l’agence réalise des recherches spatiales révolutionnaires avec seulement 36 pixels. Oui, 36 pixelspas 36 mégapixels.
La mission d’imagerie et de spectroscopie aux rayons X (XRISM), prononcée « crism », est une collaboration entre la NASA et l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale (JAXA). Le satellite de la mission a été mis en orbite en septembre dernier et parcourt depuis le cosmos à la recherche de réponses à certaines des questions scientifiques les plus complexes. L’instrument d’imagerie de la mission, Resolve, dispose d’un capteur d’image de 36 pixels.
Cette matrice de six pixels sur six mesure 0,2 pouce (cinq millimètres) de chaque côté, ce qui n’est pas si différent du capteur d’image des Apple iPhone 15 et 15 Plus. La caméra principale de ces smartphones mesure huit sur six millimètres, mais avec. 48 mégapixels. Cela fait 48 000 000 de pixels, soit une poignée de plus que 36.
Que diriez-vous d’un appareil photo plein format, comme le Sony a7R V, l’appareil photo sans miroir haute résolution par excellence ? Cet appareil photo a plus de 60 mégapixels et capture des images de 9 504 x 6 336 pixels. Le capteur d’image a un total de 60 217 344 pixels, soit 1 672 704 fois le nombre de pixels de l’imageur Resolve de XRISM.
À ce stade, il est raisonnable de se demander : « Que pourraient voir les scientifiques avec seulement 36 pixels ? » Il s’avère que c’est beaucoup.
Resolve détecte les rayons X « mous », qui sont environ 5 000 fois plus énergétiques que les longueurs d’onde de la lumière visible. Il examine les régions les plus chaudes de l’Univers, les plus grandes structures et les objets cosmiques les plus massifs, comme les trous noirs supermassifs. Même s’il ne comporte pas beaucoup de pixels, ses pixels sont extraordinaires et peuvent produire un riche spectre de données visuelles allant de 400 à 12 000 électrons-volts.
« Resolve est bien plus qu’un appareil photo. Son détecteur prend la température de chaque rayon X qui le frappe », explique Brian Williams, scientifique du projet XRISM de la NASA à Goddard. “Nous appelons Resolve un spectromètre microcalorimétrique car chacun de ses 36 pixels mesure d’infimes quantités de chaleur délivrée par chaque rayon X entrant, nous permettant de voir les empreintes chimiques des éléments constituant les sources avec des détails sans précédent.”
En d’autres termes, chacun des 36 pixels du capteur peut mesurer indépendamment et avec précision les changements de température de longueurs d’onde spécifiques de la lumière. Le capteur mesure l’évolution de la température de chaque pixel en fonction des rayons X qu’il absorbe, ce qui lui permet de mesurer l’énergie d’une seule particule de rayonnement électromagnétique.
Il y a beaucoup d’informations dans ces données, et les scientifiques peuvent en apprendre une quantité incroyable sur des objets très éloignés grâce à ces rayons X.
Resolve peut détecter des longueurs d’onde particulières de lumière avec une telle précision qu’il peut détecter les mouvements d’éléments individuels au sein d’une cible, « fournissant ainsi une vue 3D ». La caméra peut détecter le flux de gaz dans des amas de galaxies distants et suivre le comportement des différents éléments dans les débris des explosions de supernova.
Le capteur d’image de 36 pixels doit être extrêmement froid pendant les opérations scientifiques pour réaliser cet incroyable exploit.
Les vidéastes peuvent fixer un ventilateur à leur appareil photo sans miroir pour le garder au frais pendant l’enregistrement vidéo haute résolution. Cependant, pour un instrument comme Resolve, un fan ne suffira pas.
Grâce à un système de refroidissement à six étages, le capteur est refroidi à -459,58 degrés Fahrenheit (-273,1 degrés Celsius), soit seulement 0,09 degrés Fahrenheit (0,05 degrés Celsius) au-dessus du zéro absolu. À propos, la température moyenne de l’Univers lui-même est d’environ -454,8 degrés Fahrenheit (-270,4 degrés Celsius).
Même si une caméra de 36 pixels aidant les scientifiques à apprendre de nouvelles choses sur le cosmos peut sembler incroyable, « c’est en fait vrai », déclare Richard Kelley, chercheur principal américain pour XRISM au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland.
“L’instrument Resolve nous donne un aperçu plus approfondi de la composition et du mouvement des objets émettant des rayons X grâce à une technologie inventée et perfectionnée à Goddard au cours des dernières décennies”, poursuit Kelley.
XRISM et Resolve offrent les données de spectre de rayons X les plus détaillées et les plus précises de l’histoire de l’astrophysique. Avec seulement trois douzaines de pixels, ils tracent une nouvelle voie pour la compréhension humaine à travers le cosmos (et mettent fin à la course aux mégapixels).
Crédits images : NASA, JAXA
