Découverte d’un mystérieux signal radio répétitif provenant du centre de notre Voie lactée
Des astronomes ont détecté un étrange signal radio, une radiosource provenant de quelque part près du centre de la Voie lactée. Le signal se répète apparemment aléatoirement et ne peut être attribué à aucun objet astronomique connu, ce qui amène l’équipe à penser qu’il pourrait s’agir de quelque chose de tout nouveau.
Image d’entête : une image de la Voie lactée et au-delà dans les rayons X obtenue par le télescope spatial eROSITA. (Jeremy Sander/ Hermann Brunner & the eSASS team/ Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics/ Eugene Churazov & Marat Gilfanov/ IKI)
Le signal a été détecté pour la première fois dans des données datant d’avril 2019, recueillies par l’étude VAST (Variables and Slow Transients) de du réseau de radiotélescope de l’Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP). Cet énorme télescope scrute le ciel à la recherche de sources radio qui vont et viennent, et qui peuvent être associées à des objets et des phénomènes tels que des pulsars, des magnétars, des supernovae, des sursauts de rayons gamma et des éruptions stellaires.
Mais cette nouvelle détection ne correspond à aucun de ces phénomènes. Appelé ASKAP J173608.2-321635 et provenant de la direction du centre galactique, le signal apparaît et disparaît à des intervalles apparemment aléatoires. ASKAP l’a détecté 17 fois en moins de deux ans et, quoi qu’il en soit, il présente un mélange bizarre de caractéristiques.
La propriété la plus étrange de cette source est qu’elle est hautement polarisée. Notre œil ne peut pas distinguer la lumière polarisée de la lumière non polarisée, mais l’ASKAP possède l’équivalent de lunettes de soleil polarisées pour la filtrer. Ces types de sources sont vraiment rares, habituellement on ne trouve que 10 sources polarisées sur des milliers dans une observation.
Pour ajouter au mystère, la source des signaux radio est activée et désactivée de manière aléatoire. La luminosité de cette source peut changer radicalement, diminuant en un seul jour, mais parfois cela peut durer quelques semaines.
L’équipe a suivi les observations initiales en vérifiant la source à l’aide de l’Observatoire de Parkes en Australie en avril et juillet 2020, mais elle n’était nulle part. En novembre, les astronomes ont commencé à la rechercher à l’aide du radiotélescope MeerKAT en Afrique du Sud, en effectuant des observations régulières toutes les quelques semaines, et le 7 février 2021, elle est finalement réapparue. Elle a également été détectée en avril à l’aide de l’Australia Telescope Compact Array (ATCA).
Mais le plus intrigant est sans doute le moment où la source n’a pas été détectée. L’équipe a vérifié les données d’archives de plusieurs études radio, dont le Very Large Array (VLA) et l’ATCA, entre autres, mais rien n’avait jamais été détecté à cet endroit avant avril 2019. De même, rien n’y est apparu dans les données dans le proche infrarouge ou les rayons X, qui devraient accompagner les ondes radio pour certains objets connus.
Alors, que pourrait être cette chose ? Il y a beaucoup de recoupements avec de nombreux types d’objets connus, mais la source ne correspond pas parfaitement à un profil particulier.
Pourrait-il s’agir de l’éruption d’une étoile ? Les signaux radio qui s’allument et s’éteignent ressemblent à ceux d’une étoile, tout comme le signal polarisé.
Représentation artistique d’une éruption stellaire. (NRAO/ S. Dagnello)
Mais, selon Wang, le signal radio de cette source est beaucoup trop brillant pour être des éruptions stellaires, et elles seraient également visibles dans l’infrarouge.
Pourquoi pas un pulsar ? Ces objets denses se forment après l’effondrement d’une étoile massive et, en tournant rapidement, ils envoient des jets de signaux électromagnétiques, y compris radio, qui balaient la Terre périodiquement comme les faisceaux d’un phare.
Représentation d’une étoile à neutrons, encore appelée pulsar, en rotation rapide. (NASA Goddard)
Un pulsar pourrait expliquer la nature intermittente de ce signal, sa polarisation et sa luminosité variable, mais les pulsars ont tendance à clignoter sur une période prévisible de quelques secondes ou millisecondes. La nouvelle source, en revanche, est aléatoire et peut rester activée pendant des semaines.
Un magnétar, alors ? Il s’agit de pulsars dotés de champs magnétiques extrêmement puissants, et leurs signaux radio peuvent être un peu plus aléatoires dans leur timing. Ils sont également le principal suspect d’un autre mystère cosmique, les sursauts radio rapides (FRB pour fast radio burst). Cependant, les magnétars sont connus pour émettre des rayons X lorsqu’ils sont actifs, ce qui n’a pas été détecté ici.
Représentation artistique d’un magnétar en sursaut, montrant la structure complexe du champ magnétique et une émission en faisceau, imaginée ici comme suivant un épisode de fissuration de la croûte. (McGill University/ Graphic Design Team)
Les signaux énigmatiques actuellement désignés sous le nom de transitoires radio du centre galactique (GCRT pour Galactic Center Radio Transients) pourraient être les plus proches. Comme leur nom l’indique, il s’agit de signaux radio transitoires de courte durée qui proviennent du centre de la Voie lactée, ce qui correspond à la nouvelle détection. Mais là encore, les choses ne sont pas si simples.
Selon Wang :
Les GCRT restent un mystère. Ils s’allument et s’éteignent de manière irrégulière, ils sont hautement polarisés, et il n’y a rien dans les rayons X ou optiques. Comme la source est proche du centre galactique, cette source pourrait être un nouveau GCRT. Cependant, l’échelle de temps de l’explosion de notre source n’est pas cohérente avec celle des GCRT. Et ils sont découverts à des fréquences plus basses. Mais nous ne savons même pas si tous les GCRT ont une origine commune, c’est difficile à dire.
L’équipe affirme que cette source est la seule de ce type découverte jusqu’à présent, ce qui pourrait conduire à une toute nouvelle classe d’objets astronomiques. Wang spécule qu’il pourrait s’agir d’un pulsar avec une période de rotation ultra-longue, mais cela le rendrait très différent de tous les pulsars connus. La meilleure correspondance semble être un GCRT, mais c’est peut-être simplement parce que nous ne savons pas grand-chose sur eux non plus.
Comme pour tout bon mystère, d’autres observations sont nécessaires. L’équipe indique que les futurs travaux incluront la recherche de signaux similaires loin du centre galactique, pour voir si son emplacement est lié à sa nature ou s’il s’agit simplement d’une coïncidence.
L’étude publiée dans The Astrophysical Journal et disponible en prépublication dans arXiv : Discovery of ASKAP J173608.2-321635 as a Highly-Polarized Transient Point Source with the Australian SKA Pathfinder.