Un signal consistant en des rafales rapides d’ondes radio dans un schéma clair a été détecté émanant de l’espace lointain – et les astronomes pensent qu’il pourrait être utilisé pour mesurer l’expansion de l’univers à l’avenir.
Ce « battement de cœur » radio, détecté par un radiotélescope spécial en Colombie-Britannique, est décrit dans un nouvel article publié mercredi dans la revue Nature, qui explique que ce phénomène s’appelle un sursaut radio rapide (FRB).
Les FRB sont des rafales soudaines d’ondes radio fortes et cohérentes provenant de l’espace qui n’ont pas de source claire mais qui sont détectables sur de grandes distances.
L’une des choses qui distinguent ce nouveau signal est que la plupart des FRB ne durent que quelques millisecondes lorsqu’ils prennent vie. Cependant, ce nouveau signal, étiqueté FRB 20191221A, peut persister jusqu’à trois secondes à la fois, pendant lesquelles les astronomes l’ont observé émettre des rafales d’ondes radio qui se répétaient toutes les 0,2 seconde selon un schéma évident.
C’est le FRB le plus durable à ce jour, environ 1 000 fois plus long que le FRB moyen.
“Il n’y a pas beaucoup de choses dans l’univers qui émettent des signaux strictement périodiques”, a déclaré Daniele Michilli, postdoctorante à l’Institut Kavli d’astrophysique et de recherche spatiale du MIT et l’un des auteurs de l’étude, dans un communiqué de presse.
« Les exemples que nous connaissons dans notre propre galaxie sont les pulsars radio et les magnétars, qui tournent et produisent une émission rayonnée semblable à un phare. Et nous pensons que ce nouveau signal pourrait être un magnétar ou un pulsar sous stéroïdes.
Ce FRB particulier a été détecté pour la première fois en décembre 2019. À l’époque, Michilli était chercheur à l’Université McGill, scannant les données entrantes de l’Expérience canadienne de cartographie de l’intensité de l’hydrogène (CHIME), un radiotélescope en Colombie-Britannique composé de quatre grands réflecteurs.
Il remarqua immédiatement quand CHIME capta un nouveau signal d’un FRB potentiel.
“C’était inhabituel”, a-t-il expliqué. “Non seulement c’était très long, d’environ trois secondes, mais il y avait des pics périodiques remarquablement précis, émettant chaque fraction de seconde – boum, boum, boum – comme un battement de coeur. C’est la première fois que le signal lui-même est périodique.
Ce jour-là a commencé l’analyse approfondie qui a conduit à l’article publié cette semaine.
Michilli et une équipe d’astronomes ont examiné le signal et ont découvert qu’il présentait des similitudes avec les émissions des pulsars radio et des magnétars – deux types spécifiques d’étoiles à neutrons – dans notre propre galaxie.
Cependant, FRB 20191221A est près d’un million de fois plus lumineux.
Leur théorie actuelle est que ce signal radio provenait d’un pulsar radio ou d’un magnétar distant qui libère normalement des ondes moins intenses, et a éjecté cette rare et énorme rafale d’ondes pour une raison inconnue dans une fenêtre de trois secondes que CHIME a pu capter.
“Cette détection soulève la question de savoir ce qui pourrait causer ce signal extrême que nous n’avons jamais vu auparavant, et comment pouvons-nous utiliser ce signal pour étudier l’univers”, déclare Michilli. “Les futurs télescopes promettent de découvrir des milliers de FRB par mois, et à ce moment-là, nous pourrions trouver beaucoup plus de ces signaux périodiques.”
Si les futures rafales de FRB 20191221A peuvent être captées par CHIME, cela pourrait aider les astronomes à suivre le taux d’expansion de l’univers, disent les astronomes.
La configuration unique de CHIME – contrairement à la plupart des télescopes, il ne bouge pas et a une vitesse de cartographie élevée en raison de son champ de vision large et cohérent – le rend optimal pour découvrir les FRB, ainsi que pour observer l’hydrogène gazeux dans les galaxies lointaines. La durée de vie extrêmement brève d’un FRB signifie que vous devez être extrêmement chanceux pour pointer votre télescope vers la bonne partie du ciel au bon moment, à moins que vous ne regardiez avec CHIME.
Le premier FRB a été détecté en 2007. Mais au cours de la première année de fonctionnement de CHIME après son ouverture en 2018, il a détecté plus de 500 nouveaux FRB.
“CHIME a maintenant détecté de nombreux FRB avec des propriétés différentes”, déclare Michilli. « Nous en avons vu qui vivent à l’intérieur de nuages très turbulents, tandis que d’autres semblent se trouver dans des environnements propres. D’après les propriétés de ce nouveau signal, on peut dire qu’autour de cette source, il y a un nuage de plasma qui doit être extrêmement turbulent.
À la mi-2020, CHIME avait détecté plus de 1 000 FRB. Les scientifiques espèrent que bientôt, nous serons en mesure de déterminer non seulement d’où vient chacun, mais tout ce que ces éclairs de l’espace lointain peuvent nous dire sur l’univers.
