Des astronomes remontent aux origines de mystérieuses ondes radio situées dans notre galaxie
Depuis une dizaine d’années, de mystérieux flashs venus des profondeurs de l’espace intriguent les radioastronomes. Ces impulsions radio ne durent que quelques millièmes de seconde et semblent provenir de galaxies situées à des milliards d’années-lumière de distance, trop loin pour que l’on puisse bien comprendre ce qui les produit. Des chercheurs ont détecté environ 120 de ces sursauts radio rapides (ou FRB pour « Fast Radio Bursts » en anglais) à ce jour, et ils ont fourni près de la moitié de leurs explications. Les théoriciens ont avancé des idées telles que l’effondrement d’étranges étoiles, la collision d’étoiles à neutrons avec des trous noirs, et même des civilisations extraterrestres qui propulsent des vaisseaux sur des faisceaux d’énergie. Aujourd’hui, ils ont peut-être enfin une réponse.
Image d’entête : une puissante rafale de rayons X jaillit du magnétar SGR 1935+2154 représenté dans cette illustration. (NASA’s Goddard Space Flight Center/ Chris Smith (USRA))
En avril, des chercheurs ont repéré un flash radio similaire dans la Voie lactée, dans notre voisinage galactique. Un réseau de télescopes a capté une violente impulsion d’ondes radio accompagnée de sursauts de rayons X plus énergétiques provenant tous du même endroit : une étoile effondrée hautement magnétique connue sous le nom de magnétar. L’événement, qui a été décrit dans une série d’études publiées cette semaine (lien plus bas), établit pour la première fois un lien entre les énigmatiques explosions radio et un membre connu de l’une des classes d’objets les plus extrêmes de l’univers.
Selon Bing Zhang, astrophysicien à l’université du Nevada, Las Vegas, et auteur d’une étude passant en revue les sources possibles de sursaut radio rapide :
Avant celui-ci, nous n’avons fait que deviner, deviner, deviner. Celui-ci nous dit en fait d’où il vient.
Le message entendu dans le monde de la radioastronomie a été diffusé cette année le matin du 28 avril, lorsque l’expérience canadienne de cartographie de l’intensité de l’hydrogène (CHIME), un radiotélescope qui a récemment mené une traque aux FRB, a détecté un impressionnant signal radio provenant d’un objet dense connu pour émettre des rayons X. Il n’a pas tout à fait atteint la luminosité du FRB, mais semblait assez énergique pour mériter un second examen. L’équipe CHIME a envoyé une notification connue sous le nom de « télégramme d’astronome » pour informer la communauté.
De nombreuses équipes ont entendu l’appel de CHIME, mais une seule a fait construire un instrument sur mesure pour y répondre. Chris Bochenek, un étudiant diplômé du California Institute of Technology (Caltech/ Etats-Unis), mène une chasse aux ondes radio à proximité, connue sous le nom de Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2 (STARE2). Bochenek et son équipe ont mis en place STARE2 comme un projet de grande envergure. D’une part, le réseau de trois détecteurs était relativement bon marché, à environ 15 000 dollars par détecteur (les installations plus sensibles coûtent des dizaines de millions de dollars). Ils s’attendaient à une longue attente.
Chris Bochenek est vu ici à côté d`un récepteur STARE2 dans cette photo composite. L’arrière-plan montre une vue en plongée du ciel nocturne depuis l’observatoire radio de la vallée d’Owens à Caltech, où se trouve l’un des trois récepteurs STARE2. Les trois bandes colorées illustrent la façon dont les données de chacun des trois récepteurs ont été utilisées pour trianguler grossièrement le puissant sursaut radio du 28 avril 2020. (Caltech/R. Hurt (IPAC))
Selon Bochenek :
L’idée d’un FRB dans notre galaxie est folle. Si vous prenez les taux à leur valeur nominale, vous vous attendez à en avoir un tous les 50 ans environ.
La détection est arrivée bien plus tôt que cela. Le télégramme de CHIME a incité Bochenek à fouiller dans ses données quotidiennes, et il a immédiatement découvert que STARE2 avait enregistré un flash au même endroit et au même moment. Et la détection de STARE2 était 1000 fois plus brillante que ce que CHIME (qui a capté le signal dans sa vision périphérique) avait initialement signalé. Cette immense énergie a à peine permis de qualifier le flash comme le premier FRB plausible de la Voie lactée.
Selon Bochenek :
A ce moment-là, je me suis figé. C’est ça. C’est pour cela que nous avons construit ce détecteur.
D’autres groupes à travers le monde ont continué à ajouter de nouveaux détails à la photo. Alors que seuls CHIME et STARE2 ont capté le sursaut radio, le Radiotélescope sphérique de cinq cents mètres d’ouverture (FAST) de la Chine a capté des dizaines d’éruptions de rayons X et gamma ultérieures au même endroit. La source était claire : un type d’étoile morte connu sous le nom de magnétar, à environ 30 000 années-lumière de là, à notre porte.
Si vous devez libérer une énorme quantité d’énergie en peu de temps, il vous sera difficile de trouver un meilleur objet qu’un magnétar, une étoile à neutrons, la forme la plus dense que peut prendre la matière avant d’abandonner et de former un trou noir. Ils possèdent également certains des champs magnétiques les plus puissants de l’univers connu, environ un milliard de fois plus intenses que les aimants les plus puissants.
Les 3 étude publiées dans Nature :
… et présentée sur le site du Caltech : A Magnificent Burst from Within Our Galaxy et sur le site de la NASA : NASA Missions Team Up to Study Unique Magnetar Outburst.