Des astronomes viennent de mettre la main sur pas moins de 25 nouveaux sursauts radio rapides répétitifs. La méthode employée leur permet d’espérer pouvoir en découvrir bien plus encore. Et comprendre enfin ce qui se cache derrière cet étonnant phénomène.
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Ceux que les astronomesastronomes appellent les sursauts radio rapides - ou FRB pour Fast Radio Bursts - sont à la fois parmi les phénomènes les plus puissants, mais aussi les plus mystérieux de notre Univers. En une fraction de seconde, ils émettent plus d'énergie que le Soleil en plusieurs jours. Et les chercheurs n'en ont toujours pas identifié avec certitude l'origine. Même s'ils soupçonnent quelques étoiles en fin de vie d'en être responsables.
Mais aujourd'hui, la collaboration Chime - pour Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment - confirme une nouvelle qui pourrait bien changer les choses. Dans les données recueillies entre 2019 et 2021, les chercheurs ont pu identifier pas moins de 25 nouveaux FRB répétitifs. Comprenez, des sursauts radio rapides qui, non contents d'apparaître une fois, pendant quelques millisecondes, se sont répétés. Pourquoi tant de bruit pour 25 objets découverts ? Parce que 25, c'est tout simplement autant que le nombre de FRB répétitifs qui avaient jusque-là pu être identifiés.
Des FRB tous répétitifs ?
Pour extraire ces sursauts radio rapides des données des radiotélescopes au service de Chime, les astronomes ont développé un nouvel ensemble d'outils statistiques. L'idée : déterminer avec précision la probabilité pour que deux sursauts - ou plus - provenant d'emplacements similaires ne soient pas qu'une simple coïncidence. De quoi, espèrent les chercheurs, trouver dans un avenir proche, bien plus encore de FRB.
Les astronomes annoncent aussi qu'ils ont déjà pu identifier les galaxies probablement associées à deux d'entre eux. Et ils suggèrent de manière un peu inattendue que tous les FRB pourraient bien finalement s'avérer répétitifs. Certains d'entre eux ayant simplement pris pour habitude de ne se répéter que de manière plus espacée que les observations dont ils ont jusqu'ici fait l'objet.
Ces 25 sursauts radio rapides qui se répètent intriguent les astronomes
D'une duréedurée autour de la milliseconde, les sursauts radio rapides peuvent provenir de toutes les régions de l'Univers, sans que l'on connaisse le phénomène à l'origine. S'ils apparaissent en général une seule fois, des chercheurs ont recensé 25 sursauts rapides qui se répètent inlassablement. Une observation de plus en plus intrigante !
Article de Léa FournassonLéa Fournasson paru le 01/02/2023
Ils sont parmi les objets les plus mystérieux de l'Univers. Les sursauts radio rapides (FRB pour Fast Radio Burst en anglais) dégagent en quelques millisecondes une énergie équivalente à celle produite par le Soleil en trois jours. Et on ne sait pas d'où ils viennent. Une hypothèse est qu'ils proviendraient de magnétars, des étoiles à neutronsétoiles à neutrons avec un champ magnétiquechamp magnétique particulièrement intense. Mais la découverte de sursauts radio dans des zones pauvres en étoiles contredit cette idée. Au total, on en dénombre plus de 1 000 dévoilés par le radiotélescope Chime (Hydrogen Intensity Mapping Experiment), initialement conçu pour calculer la vitessevitesse d'expansion de l'Univers via la cartographie de l'hydrogènehydrogène.
Équipé pour couvrir une gamme de fréquencesfréquences allant de 400 à 800 MHz, il exécute une deuxième mission en parallèle : celle de caractériser les sursauts radio rapides et de remonter jusqu'à leur source. Or, parmi les différents sursauts, on en trouve qui sont récurrents, voire périodiques. C'est sur ces signaux que s'est penchée une publication disponible sur arXiv et pour laquelle la collaboration Chime/FRB a participé en tant que première auteure. En 2021, elle publiait un rapport identifiant 18 nouvelles sources répétitives.
25 nouvelles sources radio répétitives identifiées
Jusqu'à présent, seuls 19 sursauts se répétant ont été détectés, dont un seul périodique avéré, FRB 180916, qui se produit tous les 16,35 jours. Cette fois, l'équipe a utilisé un nouvel algorithme permettant de chercher dans tous les signaux repérés entre 2019 et 2021 ceux ayant la même mesure de dispersion. Ce paramètre correspond à l'écart de réceptionréception entre les différentes fréquences du signal.
« Nous pouvons mesurer la position du ciel et la dispersion du sursaut radio rapide jusqu'à une certaine précision qui dépend de la conception du télescopetélescope utilisé, a déclaré Ziggy Pleunis dans Universe Today, coauteur de l'étude. L'algorithme de clustering prend en compte toutes les rafales radio rapides que le télescope Chime a détectées et recherche des groupes de FRB qui ont des positions cohérentes dans le ciel et des mesures de dispersion similaires. Nous effectuons ensuite diverses vérifications pour nous assurer que les rafales d'un groupe arrivent vraiment de la même source. »
Au total, ils ont dénombré 25 nouvelles sources s'étant répétées au moins une fois. Représentant une fraction entre 2,6 % et 2,9 % de sursauts répétitifs parmi tous ceux détectés. Ils n'excluent de plus pas la possibilité que certaines sources « uniques » reviennent dans les mois ou années à venir. « Cette grande première est le résultat du grand champ de vision de Chime, de sa haute sensibilité et de l'étude quotidienne d'une grande zone de ciel », s'enthousiasment les chercheurs dans l'étude.
Des différences dans les propriétés des sursauts radio rapides
Pour distinguer les sursauts répétitifs des autres, l'équipe a ainsi tenté de caractériser au maximum chaque signal. Ils ont ainsi noté qu'en moyenne, la mesure de dispersion des signaux répétiteurs était inférieure à celle des signaux uniques. De plus, comme décrit leur conclusion, « les sursauts qui se répètent sont observés comme étant plus longs en durée, et avec une bande passantebande passante plus étroite que pour les sursauts provenant de sources non répétitives ».
Reste à savoir si ces différences proviennent directement de la source, ou bien si elles sont causées par des effets de propagation dans des environnements distincts. Pour le comprendre, « des études détaillées de synthèse de population qui tiennent compte des nombreux biais observationnels et instrumentaux seront nécessaires pour démêler ces effets », conclut l'étude. Finalement, le problème reste le même : l'origine mystérieuse des sursauts radio rapides.
