Des astronomes ont identifié la galaxie hôte du sursaut radio rapide le plus lointain jamais détecté, un signal millisecondique capté par le télescope MeerKAT et retracé à 11 milliards d’années-lumière grâce au télescope spatial James Webb.
Une équipe internationale a repéré l’origine exacte du signal le plus lointain enregistré à ce jour, un record qui pulvérise les distances précédentes et permet de sonder des époques reculées de l’histoire cosmique (Space).
Les sursauts radio rapides, ou FRB, demeurent l’une des énigmes de l’astrophysique moderne depuis leur découverte en 2007.
Le télescope MeerKAT détecte le signal FRB 20240304B en Afrique du Sud
Le sursaut, baptisé FRB 20240304B, a été capté le 4 mars 2024 grâce au système MeerTRAP installé sur le radiotélescope MeerKAT, un ensemble de 64 antennes paraboliques situé dans la région du Grand Karoo en Afrique du Sud (News) (Sky & Telescope).
En traversant l’espace interstellaire et intergalactique, les ondes radio subissent un phénomène de dispersion : les fréquences les plus basses ralentissent davantage en traversant les nuages de matière ionisée par rapport aux hautes fréquences. L’analyse de ce décalage a immédiatement indiqué aux chercheurs que le signal venait de très loin, voyageant à travers une brume cosmique qui s’étend sur des milliards d’années-lumière (The Conversation). Pour confirmer la distance exacte, les astronomes devaient identifier la galaxie d’origine. Les télescopes terrestres traditionnels se sont révélés impuissants face à la faiblesse extrême de la source (Sky & Telescope).
Le télescope spatial James Webb découvre une galaxie naine inattendue
L’équipe a utilisé le télescope spatial James Webb (JWST). Équipé d’une caméra proche infrarouge (NIRCam) et d’un spectrographe, le télescope a révélé l’existence d’une minuscule galaxie naine au point précis d’où provenait le flash (Sky & Telescope).
Les mesures spectroscopiques ont établi un décalage vers le rouge (redshift) de 2,148. Cette valeur confirme que le rayonnement a voyagé pendant plus de 10 milliards d’années, atteignant la Terre alors que l’univers n’était âgé que d’environ 3 milliards d’années, soit près de la brique temporelle correspondant au quart de son âge actuel (News).
« Nous pensions qu’il s’agirait d’une grande galaxie bien formée avec beaucoup d’étoiles, et c’était à la place une petite galaxie naine, bien qu’elle formait activement des étoiles. »
Manisha Caleb, Université de Sydney
Cette galaxie possède une masse estimée à environ 10 millions de masses solaires, soit mille fois moins que ce que les scientifiques anticipaient pour un tel événement. Elle s’est développée en pleine période de « midi cosmique », l’époque où le taux de formation d’étoiles dans l’univers atteignait son apogée (NASA) (The Conversation).
Les scientifiques analysent les théories sur l’origine des sursauts radio
La nature de la galaxie hôte offre des indices sur la genèse des sursauts radio rapides. Deux grands scénarios s’affrontent traditionnellement dans la communauté scientifique pour expliquer l’apparition des FRB : la fusion binaire de deux étoiles à neutrons ou l’activité explosive de magnétars, ces étoiles à neutrons dotées de champs magnétiques surpuissants nées de l’effondrement d’étoiles massives en supernova (NASA) (Space).
Puisque la fusion de deux étoiles à neutrons nécessite généralement au moins un milliard d’années pour se produire, ce mécanisme implique des galaxies plus matures. La jeunesse de la galaxie hôte et son taux fulgurant de formation stellaire rendent l’hypothèse de la fusion hautement improbable, orientant plutôt les chercheurs vers le modèle des jeunes magnétars (NASA) (News).
« Nos travaux suggèrent qu’il est très peu probable que ce sursaut radio rapide ait été produit par une fusion. »
Manisha Caleb, autrice principale de l’étude à l’Université de Sydney
Les astronomes cartographient la matière invisible grâce aux signaux
Ces éclats millisecondiques agissent comme des balises à travers le cosmos. En mesurant la manière dont les ondes radio sont retardées par les gaz chauds et ténus présents dans le milieu intergalactique, les astronomes disposent d’un outil pour quantifier la matière baryonique inobservable par les instruments optiques classiques (Space) (The Guardian).
Cette méthode permet d’explorer environ 80 % de l’histoire cosmique, ouvrant la voie à une cartographie précise de la structure de l’univers et de l’évolution des populations stellaires au fil des ères (NASA) (Sky & Telescope).