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    Vers le déchiffrage des signaux les plus mystérieux des profondeurs de l’univers

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    Des scientifiques ont réussi à établir pour la première fois l’origine d’un sursaut radio rapide - une impulsion unique d’une luminosité incroyablement forte et d’une durée de quelques millisecondes. Où en est-on aujourd'hui de l'étude de ce problème, l’un des plus débattus en astrophysique?

    Les sursauts radio rapides sont étudiés depuis plus de dix ans et environ 30 événements de ce type ont été observés depuis, mais sans savoir quels objets cosmiques les avaient créés. 

    Une découverte faite par un étudiant

    En 2007, David Narkevic, étudiant de l’Université de Virginie-Occidentale (États-Unis), a analysé les données du radiotélescope de Parkes concernant les années précédentes. Il recherchait dans les Nuages de Magellan un type spécial d'étoiles à neutrons tournant très rapidement en émettant des rayons électromagnétiques très forts. Pour l'observateur terrestre, il semble que ces étoiles s’allument et s’éteignent comme des phares. C’est pourquoi on les appelle «pulsars».

    Ces données contenaient des informations sur une impulsion très courte et très puissante d’une durée de seulement cinq millisecondes. Qui plus est, la différence entre le signal de haute fréquence et celui de basse fréquence a été très considérable, ce qui était caractéristique des objets se trouvant loin de notre galaxie. Dans l’espace, une onde radio se heurte aux électrons libres qui la diffusent comme un prisme. C’est pourquoi les ondes de haute fréquence atteignent la Terre plus rapidement. Plus long est le trajet d’une onde vers la Terre, plus notable est la différence entre les signaux de basse et de haute fréquence. Les scientifiques l’appellent la «mesure de dispersion».  

    Les chercheurs n’ont pas trouvé de répétition de ce signal, ni son origine. Ils ont seulement établi que l’impulsion était venue d’une région proche des Nuages de Magellan. Un autre signal de ce type - même s'il était considérablement moins fort - a été découvert cinq ans après, également grâce aux données de l’Observatoire de Parkes. 

    Un incident plutôt amusant a pourtant empêché une étude plus active de ces signaux étranges. Le fait est que les données de Parkes contenaient des perytons, un autre type d'émissions radio très courtes. On a tout de suite supposé que ces phénomènes étaient d’origine terrestre, voire technologique. C'était en effet été le cas: les perytons avaient été causés par les fours à micro-ondes, installées dans l’observatoire.

    Bien que les sursauts radio rapides découverts en 2007 et en 2012 soient différents des perytons, les scientifiques n’étaient d’abord pas certains de leur nature spatiale. L’établissement de signaux similaires dans les données d’autres télescopes a cependant confirmé que la science se trouvait à la limite d’une découverte absolument extraordinaire. 

    D’où viennent les sursauts

    On a enregistré jusqu’à présent environ 30 sursauts radio rapides (fast radio burst, FRB). Selon les calculs, plusieurs milliers de ces phénomènes se produisent dans l’espace chaque jour. Les scientifiques n’arrivent pour le moment pas à établir un lien entre les FBR et un objet astrophysique connu - un pulsar, un trou noir ou le noyau actif d’une galaxie.

    Les FBR ne se répètent pas dans la plupart des cas. Le premier sursaut répété a été enregistré entre 2012 et 2015: le FRB 121102. Ces émissions étaient équivalentes, mais pas régulières, ce qui constitue une différence notable par rapport aux pulsars. La répétition a néanmoins permis aux scientifiques d’établir l’origine du signal. La recherche a impliqué un interféromètre radioélectrique VLA et d’autres télescopes qui ont analysé une région du ciel d’où l’émission était venue, pour dépister une galaxie naine à une distance de 3 milliards d’années-lumière.  

    Une équipe scientifique internationale a récemment publié les informations sur la source du sursaut unique FBR 180924. Ce dernier est originaire de la galaxie DES J214425.25-405400.81 qui se trouve au sein de la constellation de la Grue à une distance de 4 milliards d’années-lumière. Elle est de 1 000 fois plus importante que celle qui produit un FBR répété, alors que ses étoiles sont plus âgées. Tout cela indique que les sursauts radio rapides pourraient être suscités par des objets de nature différente.

    Hypothèse prioritaire

    Les théoriciens ont avancé beaucoup de théories concernant la nature des sursauts radio rapides: les cordes cosmiques, l’évaporation d’un trou noir, l'effondrement d’un trou noir chargé, la naissance d’un trou blanc, l’éruption des étoiles ordinaires, les supernovas et, bien sûr, l’activité d'habitants intelligents de planètes lointaines.

    Les hypothèses exotiques ont progressivement été rejetées, alors que d’autres ont été reconnues comme peu vraisemblables. Il ne reste actuellement que deux théories concernant les étoiles à neutrons: il s’agirait d'objets compacts qui tournent rapidement et seraient en mesure de produire des émissions radio très puissantes.

    Selon le premier modèle, les FBR serraient produits par les jeunes étoiles à neutrons, âgées de moins de 100 ans, qui tournent à une vitesse colossale: une rotation ne prend que quelques millisecondes. Cette énergie se transforme ensuite en émission radio. Il s’agirait donc de pulsars radio, et la plupart des FBR devraient être répétés.

    La deuxième hypothèse indique que la source réside dans les magnétars: les étoiles à neutrons disposant d’un champ magnétique extrêmement fort. Les perturbations de ce champ créent une émission radio très rapide qui peut se répéter des centaines d’années après.

    Les chercheurs ont pour l’instant découvert trop peu de FBR pour qu’on puisse percer leur mystère. Il leur probablement faudra attendre la construction en Australie et en Afrique du Sud de l’interféromètre radioélectrique géant SKA, qui pourrait dépister des dizaines de ces phénomènes par jour.

    Tags:
    sursauts radio rapides (FRB), astrophysique, Univers
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