Des astronomes détectent un "battement de cœur" radio à des milliards d’années-lumière de la Terre
Des astronomes ont détecté un nouveau sursaut radio rapide, ou FRB pour fast radio burst, provenant d’une galaxie très, très lointaine. Ce nouveau FRB est actuellement le plus durable et présente le profil périodique le plus clair jamais observé.
Image d’entête : le grand radiotélescope CHIME qui a capté le sursaut radio rapide. (CHIME/ MIT)
Les FRB sont de fortes impulsions de rayonnement électromagnétique dans la partie du spectre des radiofréquences. Le premier FRB, connu sous le nom de « sursaut Lorimer« , a été détecté en 2007, mais leurs origines astrophysiques exactes restent encore mystérieuses.
En général, les sursauts radio rapides ne durent que quelques millisecondes tout au plus, et se taisent ou, très rarement, se répètent quelque peu périodiquement. Ce nouveau signal, cependant, dure environ 3 secondes, soit environ 1000 fois plus longtemps que la moyenne des sursauts radio rapides et il présente un motif périodique clair semblable à un battement cardiaque qui se répète toutes les 0,2 secondes.
Baptisé FRB 20191221A, le signal provient d’une galaxie située à plusieurs milliards d’années-lumière de la Terre et pourrait être une étoile à neutrons, comme un pulsar radio ou un magnétar. Cette découverte est décrite dans une étude publiée cette semaine (lien plus bas).
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)
Selon le coauteur de l’étude, Daniele Michilli, de l’Institut Kavli d’astrophysique et de recherche spatiale du MIT (États-Unis) :
Il n’y a pas beaucoup de choses dans l’univers qui émettent des signaux strictement périodiques. Les exemples que nous connaissons dans notre propre galaxie sont les pulsars radio et les magnétars, qui tournent et produisent une émission rayonnante semblable à celle d’un phare. Et nous pensons que ce nouveau signal pourrait être un magnétar ou un pulsar sous stéroïdes.
Les FRB ont été détectés dans tout l’univers. Un instrument qui a récemment trouvé des sursauts radio est le radiotélescope interférométrique Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment, ou CHIME.
Alors que la Terre tourne, CHIME, qui a commencé ses observations en 2018, a capté des ondes radio émises par l’hydrogène dans l’univers primitif, ainsi que des centaines de FRB.
La plupart des sursauts que CHIME a trouvés sont fugaces et aléatoires dans leur constitution. Mais, comme un stéthoscope sur la cage thoracique de l’univers, le 21 décembre 2019, CHIME a trouvé une pulsation cosmique.
Représentation artistique d’un sursaut radio rapide (FRB) atteignant la Terre, les couleurs représentant les différentes longueurs d’onde. (Jingchuan Yu/ Planétarium de Pékin)
Toujours selon Michilli :
C’était inhabituel. Non seulement il était très long, durant environ trois secondes, mais il y avait des pics périodiques remarquablement précis, émettant chaque fraction de seconde – boum, boum, boum – comme un battement de cœur. C’est la première fois que le signal FRB lui-même est périodique.
L’équipe a analysé le signal et lui a trouvé des similitudes avec les pulsars et les magnétars de notre propre galaxie, sauf que les impulsions du FRB 20191221A sont plus d’un million de fois plus brillantes. Pour les chercheurs, cela signifie que le FRB pourrait provenir d’une étoile à neutrons qui est normalement beaucoup moins brillante, mais qui, pour une raison inconnue, a éjecté une série de magnifiques salves. Et CHIME était au bon endroit au bon moment pour le remarquer.
Pour Michilli :
CHIME a maintenant détecté de nombreux FRB avec des propriétés différentes. 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, nous pouvons dire qu’autour de cette source, il y a un nuage de plasma qui doit être extrêmement turbulent.
Si d’autres sursauts du FRB 201912221A peuvent être observés à l’avenir, cela pourrait aider les chercheurs à cerner la source du sursaut ainsi que les étoiles à neutrons en général.
Cette détection soulève la question de savoir ce qui pourrait engendrer ce signal exceptionnel que nous n’avons jamais vu auparavant, et comment nous pouvons utiliser ce signal pour étudier l’univers. 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.
L’équipe espère également que d’autres signaux périodiques provenant de la même source pourraient être utilisés comme une horloge astrophysique. La fréquence des sursauts, et la façon dont elle change lorsque la source s’éloigne de la Terre, pourrait même être utilisée pour mesurer la vitesse d’expansion de l’univers.
L’étude publiée dans Nature : Sub-second periodicity in a fast radio burst et présentée sur le site du Massachusetts Institute of Technology : Astronomers detect a radio “heartbeat” billions of light-years from Earth.