Des flashs cosmiques en provenance d’une source inattendue

Ceux que les astronomesastronomes connaissent maintenant sous le nom de sursauts radio rapides -- FRB pour Fast Radio Bursts --, ce sont des flashsflashs d'ondes radio extrêmement courts -- de l'ordre du millième de seconde --, mais aussi très énergétiques -- ils émettent plus que le Soleil en une journée entière -- qui apparaissent dans le ciel de manière totalement imprévisible. Depuis leur découverte en 2007, les astronomes sont parvenus à localiser la source d'une vingtaine d'entre eux. Dans des galaxies étonnamment diverses. Et ils avaient fini par penser que ces FRB étaient le fait de magnétars, un type particulier d'étoiles à neutrons au champ magnétique extrêmement intense.

Mais en janvier 2020, une équipe internationale a enregistré un signal pas tout à fait comme les autres au cœur de la Grande Ourse. Nom de code : 20200120E. Quelques mois plus tard, à l'aide des douze radiotélescopesradiotélescopes du réseau européen d'interférométrieinterférométrie à très longue base (VLBIVLBI), les astronomes ont pu étudier dans le détail cinq de ces sursauts radio rapidessursauts radio rapides un peu particuliers.

Un signal qualifié de particulier parce que les astronomes ont remonté sa trace et situé son origine dans la périphérie de la galaxie spiralegalaxie spirale M81. Une galaxie positionnée à seulement 12 millions d'années-lumièreannées-lumière de la Voie lactéeVoie lactée. De quoi faire de 20200120E le FRB extragalactique -- car, en 2020, un FRB avait été identifié dans notre Galaxie -- le plus proche jamais détecté. Mais ce n'est pas tout. Parce que les chercheurs avancent même qu'il nous arrive de l'un des gros amas globulaires de M81. En d'autres mots, d'une région peuplée de vieilles étoiles.

Pourtant, jusqu'alors, les sursauts radio rapides n'avaient été trouvés que dans des régions de l'UniversUnivers peuplées d'étoiles beaucoup plus jeunes. Les magnétars correspondent en effet a priori à ce qu'il reste d'étoiles massives à courte duréedurée de vie. Et les chercheurs imaginent que dépassées 10.000 années, les noyaux des magnétars ne sont plus suffisamment énergétiques pour produire des sursauts radio rapides. Ainsi les amas globulairesamas globulaires ne devraient pas pouvoir contenir de magnétars à l'origine de FRB.

Un type de magnétar jamais encore observé ?

Mais les astronomes ont tout de même une explication à leur dernière observation. Ils rappellent en effet que les étoiles doubles sont nombreuses dans les amas d'étoiles. Certaines sont tellement proches que l'une des étoiles du système peut aspirer la matièrematière de l'autre. Ces étoiles cannibales finissent leur vie en étoiles à neutrons. En un type prédit par les modèles, mais jamais encore observé, de magnétar formé par l'effondrementeffondrement d'une naine blanche sous son propre poids. Un effondrement induit par accrétionaccrétion, disent les astrophysiciensastrophysiciens. L'événement est rare mais il apparait comme le moyen le plus simple pour produire des FRB au sein d'un amas globulaire.

Les chercheurs ont aussi été surpris par la brièveté de certains flashs qui n'ont pas duré plus de quelques dizaines de nanosecondes. Ils en concluent que leur source est toute petite. Potentiellement de seulement quelques dizaines de mètres de diamètre.

Ce que la brièveté de ces signaux rappelle aussi aux astronomes, c'est le comportement du pulsar -- un autre type d'étoile à neutrons -- dit du Crabe. Le reste de l'explosion d'une étoile en supernovasupernova dans la région de la constellation du Taureauconstellation du Taureau. « Tout cela suggère que le FRB 20200120E nous arrive effectivement d'un magnétar, mais depuis un endroit où les magnétars ne devraient pas exister », commente Kenzie Nimmo, chercheur à l'université d'Amsterdam (Pays-Bas) dans un communiqué de l’Institut Max-Planck (Allemagne).

Pour confirmer leurs hypothèses -- ou s'orienter vers une autre thèse comme celle d'un pulsarpulsar inhabituel ou d'un trou noirtrou noir en orbiteorbite proche autour d'une étoile massive --, les astronomes devront recueillir quelques données supplémentaires sur 20200120E. Et ces observations pourraient leur apprendre des choses nouvelles concernant le cycle de vie des étoiles dans notre Univers.