Voilà maintenant des années que les astronomes s’interrogent quant à l’origine des mystérieux sursauts radio rapides qu’ils ont détectés par milliers dans notre Univers. Et aujourd’hui, coup de théâtre, c’est grâce à un phénomène tout à fait banal que des chercheurs révèlent la source de l’un de ces FRB.
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En 2007, les astronomesastronomes ont découvert un phénomène déroutant. Des explosions d'ondes radio extrêmement énergétiques et brèves. Celles qu'ils ont rapidement qualifiées de sursauts radio rapides - ou FRB pour Fast Radio Burst - ne durent guère plus d'un millième de seconde. Mais l'énergie qu'ils transportent peut éclipser celle d'une galaxie tout entière. Les chercheurs ont, depuis, détecté des milliers de ces FRB. Certains provenant de notre Voie lactée. D'autres, éloignés de pas moins de 8 milliards d'années-lumière.
Les astronomes envisagent que seuls des objets extrêmement compacts peuvent être à l'origine de telles émissions de sursauts radio rapides. Des étoiles à neutronsétoiles à neutrons ou des trous noirstrous noirs. Mais le sujet continue de faire controverse. Et aujourd'hui, des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT, États-Unis) font, en la matièrematière, une véritable révélation.
L’origine des sursauts radio rapides dans la magnétosphère des étoiles à neutrons
Dans deux études publiées dans la revue Nature, ils racontent comment ils ont analysé un sursaut radio rapide détecté en 2022. Nom de code FRB 20221022A. D'une duréedurée de seulement 2 millisecondes, il avait déjà pu être localisé dans une galaxie située à environ 200 millions d'années-lumière de notre Terre. Mais, grâce à une nouvelle technique, les chercheurs ont pu remonter jusqu'à l'emplacement précis duquel est provenue l'explosion. Une région située à moins de 10 000 kilomètres d'une étoile à neutrons. C'est à peine plus que la distance qui sépare Paris de Los Angeles. « Un peu comme pouvoir mesurer la largeur d'une hélice d'ADNADN à la surface de la lunelune », souligne Kiyoshi Masui, professeur de physiquephysique, dans un communiqué du MIT.
C'est surtout la preuve, selon les astronomes, que le FRB est venu de la magnétosphèremagnétosphère de cette étoile à neutrons. « Ce qui est passionnant ici, c'est que nous découvrons que l'énergie stockée dans ces champs magnétiqueschamps magnétiques les plus intenses que l'UniversUnivers peut produire se tord et se reconfigure de telle sorte qu'elle peut être libérée sous forme d'ondes radio que nous pouvons voir jusqu'ici », précise Kiyoshi Masui.
Cela confirme l'une des hypothèses imaginées par les astronomes : que la source des sursauts radio rapides se situe dans la magnétosphère turbulente proche d'un objet compact. Un magnétarmagnétar. Une sorte d'étoile à neutrons - elle-même constituée des restes extrêmement denses du noyau d'une étoile massive après son explosion en supernovasupernova - dont les champs magnétiques externes sont environ 1 000 fois plus puissants que ceux des étoiles à neutrons ordinaires. L'autre idée, c'était que les FRB pourraient provenir de beaucoup plus loin que ces objets. Et être produits par une onde de choc en se propageant.
Un sursaut radio rapide qui scintille en dit long sur sa source
C'est le phénomène de scintillation qui a permis aux chercheurs de conclure. Celui qui se produit lorsque la lumière d'une petite source brillante passe à travers un milieu. Celui qui fait que les étoiles scintillent dans notre ciel après que la lumière a traversé les gazgaz de la galaxie. Et plus un objet est petit ou éloigné, plus il scintille. Les objets plus gros ou plus proches - comme les planètes de notre Système solaire -, eux, ne scintillent pas.
Dans un premier temps, les chercheurs ont montré que la lumière de FRB 20221022A était fortement polarisée, l'angle de polarisation suivant une courbe en forme de S. Une preuve que sa source est en rotation. Et c'est justement le cas des magnétars, ces étoiles à neutrons fortement magnétisées, donc, et qui en plus tournent sur elles-mêmes. Les astronomes ont ensuite observé que le sursaut radio rapide scintillait sous l'effet d'un passage au travers des gaz constituant sa galaxie hôte. « Cela signifie que le FRB se trouve probablement à des centaines de milliers de kilomètres seulement de la source », explique Kenzie Nimmo, chercheur au Kavli Institute for Astrophysics and Space Research du MIT. « C'est très proche. À titre de comparaison, s'il provenait d'une onde de choc, nous nous attendrions à ce que le signal soit à plus de dizaines de millions de kilomètres de distance. Et nous ne le verrions pas scintiller. »
Désormais, les astronomes comptent bien appliquer leur technique à d'autres FRB. Pour déterminer si tous se produisent dans les mêmes régions d'objets compacts ou si des physiques différentes peuvent être à l'origine de ces sursauts.
