Les émissions mystérieuses de lumière radio provenant des confins de l’univers sont la prochaine grande nouveauté de la radioastronomie moderne. Des rafales fugaces d’ondes radio, appelées sursauts radio rapides (FRB), atteignent la Terre depuis des galaxies lointaines, émettant autant d’énergie en une milliseconde que le soleil en fait pendant des semaines.
Bien qu’il s’agisse des sursauts radio les plus brillants trouvés dans la nature, ces effluves du cosmos sont si transitoires que les astrophysiciens n’ont pu les “voir” que momentanément à l’aide de grands radiotélescopes. Depuis que le premier FRB a été récupéré par les radioastronomes il y a plus de 15 ans, ils en ont identifié des centaines, et la liste s’allonge de jour en jour.
Que sait-on des FRB ?
Nous ne savons presque rien sur les origines précises des FRB et pourquoi ils apparaissent dans des rafales aussi courtes et nettes – à part le fait que ces impulsions électromagnétiques célestes proviennent probablement des braises d’étoiles mourantes. Certains FRB sont des phénomènes « ponctuels » : repérés une seule fois et jamais plus détectés ; d’autres sont des répétiteurs, faisant clignoter la terre par intermittence comme un phare fantomatique dans les profondeurs de l’espace.
Une équipe internationale d’astronomes vient de publier les résultats de son étude exhaustive sur un FRB répétitif d’une galaxie lointaine qui offre de nouveaux indices sur les origines de ces mystérieux éclairs radio. Le rapport a été publié dans la revue Science le 12 mai.
Les astronomes ont tenté de comprendre ce qui produit un FRB en étudiant son environnement local afin de déterminer les sources qui pourraient exister ou créer de tels environnements. Ils ont ciblé un FRB répétitif, appelé FRB 20190520B (ils sont baptisés par la date de leur découverte, dans ce cas : le 20 mai 2019), en utilisant le télescope Green Bank aux États-Unis et l’observatoire Parkes en Australie, et ont enregistré des centaines de sursauts. à partir de cela.
Une vue du télescope Green Bank. | Crédit photo : greenbankobservatory.org, CC BY 3.0
Qu’ont trouvé les astronomes ?
Ils ont découvert que la mesure de rotation de Faraday du FRB – un indicateur de l’intensité de son champ magnétique – était très variable et qu’il a inversé deux fois la direction. Selon eux, cette inversion magnétique est liée à la source FRB en orbite autour d’un système d’étoiles binaires où l’étoile compagne est probablement une étoile massive ou un trou noir.
“Nous avons utilisé des champs magnétiques comme sondes pour étudier l’environnement local du FRB”, a déclaré Reshma Anna-Thomas, auteur principal de l’étude, dans un e-mail à L’Hindou. «Nous avons vu que le champ magnétique dans notre ligne de visée s’est inversé en quelques mois, ce qui est minuscule sur des échelles de temps astronomiques. La valeur du champ magnétique et de la densité électronique s’est également avérée varier autour de cette source, ce qui indique un environnement de plasma magnétisé très turbulent.
En utilisant ces caractéristiques observées, les chercheurs ont modélisé les variations comme étant le résultat d’un vent provenant d’une étoile compagnon binaire massive. Le vent d’une étoile est un flux rapide de matière éjectée. En d’autres termes, l’inversion magnétique s’est probablement produite lorsque les signaux radio ont traversé un écran de plasma turbulent et magnétisé dans le système stellaire binaire.
Que signifient les découvertes ?
Cette conclusion est liée à une découverte plus ancienne d’un système binaire étonnamment similaire dans la galaxie de la Voie lactée, y compris l’inversion du champ magnétique. « Ce FRB, [called] FRB 20190520B, est très similaire à d’autres FRB répétitifs dans les échelles d’énergie, l’émission à bande étroite, les largeurs temporelles, etc. », a déclaré le Dr Anna-Thomas. “Mais notre étude donne l’une des preuves les plus convaincantes que cette source pourrait être dans un système binaire.”
Ainsi, a-t-elle ajouté, il est possible que “tous les FRB répétitifs soient en binaires” mais diffèrent dans leurs conditions locales, comme la période orbitale ou l’inclinaison orbitale. “Une surveillance constante à long terme de ces FRB est nécessaire pour prendre une décision finale à ce sujet.”
Les cosmologistes pensent qu’en apprendre davantage sur ces changements dans l’environnement magnétisé autour des FRB pourrait éventuellement aider à retrouver leurs origines. Pour ce faire, les astronomes disposent d’une toute nouvelle génération de radiotélescopes. Ils comprennent le Very Large Array et le Deep Synoptic Array-110 aux États-Unis, le radiotélescope sphérique à ouverture de cinq cents mètres en Chine, le Pathfinder australien Square Kilometre Array, le radiotélescope géant indien à ondes métriques géantes, le radiotélescope Effelsberg en Allemagne, le MeerKAT en Afrique du Sud. , et le Low-Frequency Array aux Pays-Bas.
Pourquoi les radiotélescopes sont-ils importants ?
Jusqu’au début des années 1930, les astronomes dépendaient de la partie visible limitée du spectre électromagnétique pour faire des observations, ignorant l’énorme potentiel de la bande radio située à une extrémité du spectre. Leurs longues longueurs d’onde permettent aux ondes radio de traverser l’espace intergalactique sans interruption, ce qui en fait un outil idéal pour identifier les émissions radio provenant de sources de chaleur lointaines.
En 1933, les Bell Labs ont demandé au physicien et ingénieur radio Karl Jansky de savoir si l’électricité statique perturbait les communications radio transatlantiques. Les investigations de Jansky l’ont conduit à la découverte accidentelle d’ondes radio provenant du centre de la galaxie de la Voie lactée. Il voulait étudier les signaux en détail et a suggéré aux Bell Labs de construire une grande antenne parabolique. Mais Bell Labs, simplement intéressé à confirmer que la statique n’était pas un problème pour la communication transatlantique, a transféré Jansky à un projet obscur sans rapport avec la radioastronomie.
Heureusement, les découvertes pionnières de Jansky ont enduré et inspiré d’autres scientifiques pour développer la radioastronomie, grâce à laquelle nous connaissons des phénomènes intergalactiques comme les pulsars (étoiles à neutrons à rotation rapide), la matière noire, le fond diffus cosmologique (signaux laissés par la naissance de l’univers) et, bien sûr, les FRB.
Les radioastronomes d’aujourd’hui sont bien mieux lotis avec des télescopes qui peuvent même localiser les FRB avec une précision à la seconde d’arc, de sorte que les observations dans d’autres longueurs d’onde pourraient rechercher la galaxie hôte du FBR. Ainsi, lorsqu’un radiotélescope repère un FRB, les astronomes tentent de déterminer sa valeur de dispersion : la mesure dans laquelle le FRB est étiré lorsqu’il atteint la Terre. À partir de là, il est possible de calculer la distance jusqu’à la source du FRB.
En reliant des points comme ceux-ci, les astronomes tentent de percer les mystères cosmiques et de mieux comprendre l’univers, dont à peine une fraction est connue.
Prakash Chandra est un écrivain scientifique.
