Une mystérieuse rafale radio rapide dans l’espace a un motif de «battement de cœur»
Les rafales radio rapides, ou FRB, sont des rafales d’ondes radio intenses d’une milliseconde d’origine inconnue. Le premier FRB a été découvert en 2007, et depuis lors, des centaines de ces éclairs cosmiques rapides ont été détectés provenant de divers points éloignés à travers l’univers.
De nombreux FRB émettent des ondes radio super lumineuses qui ne durent que quelques millisecondes au plus avant de disparaître complètement, et environ 10% d’entre eux sont connus pour se répéter et avoir des motifs.
Ce télescope, en fonctionnement depuis 2018, observe en permanence le ciel et, en plus des sursauts radio rapides, est sensible aux ondes radio émises par l’hydrogène lointain dans l’univers.
Les astronomes utilisant CHIME ont repéré quelque chose le 21 décembre 2019, qui a immédiatement attiré leur attention : une rafale radio rapide qui était « particulière à bien des égards », selon Daniele Michilli, chercheur postdoctoral au Kavli Institute for Astrophysics and Space Research du Massachusetts Institute of Technology.
Le signal, nommé FRB 20191221A, a duré jusqu’à trois secondes, soit environ 1 000 fois plus longtemps que les rafales radio rapides typiques.
Michilli surveillait les données au fur et à mesure qu’elles arrivaient de CHIME, lorsque la rafale s’est produite. Le signal est le sursaut radio rapide le plus durable à ce jour.
« C’était inhabituel », a déclaré Michilli. « Non seulement c’était très long, d’une durée d’environ trois secondes, mais il y avait des pics périodiques qui étaient remarquablement précis, émettant chaque fraction de seconde – boum, boum, boum – comme un battement de coeur. C’est la première fois que le signal lui-même est périodique . »
Alors que FRB 20191221A ne s’est pas encore répété, « le signal est formé par un train de pics consécutifs que nous avons trouvés séparés d’environ 0,2 seconde », a-t-il déclaré dans un e-mail.
Une provenance inconnue
L’équipe de recherche ne connaît pas la galaxie exacte d’où provient le sursaut et même l’estimation de la distance d’un milliard d’années-lumière est « très incertaine », a déclaré Michilli. Alors que CHIME est amorcé pour rechercher des rafales d’ondes radio, il n’est pas aussi bon pour localiser leurs points d’origine.
Cependant, CHIME est en cours de mise à niveau grâce à un projet où des télescopes supplémentaires, actuellement en construction, observeront ensemble et pourront trianguler des sursauts radio vers des galaxies spécifiques, a-t-il déclaré.
Mais le signal contient des indices sur son origine et ce qui peut l’avoir causé.
« CHIME a maintenant détecté de nombreux FRB avec des propriétés différentes », a déclaré Michilli. « Nous en avons vu certains qui vivent à l’intérieur de nuages très turbulents, tandis que d’autres semblent être 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. »
Lorsque les chercheurs ont analysé FRB 20191221A, le signal était similaire aux émissions émises par deux types différents d’étoiles à neutrons, ou les restes denses après la mort d’une étoile géante, appelés pulsars radio et magnétars.
Les magnétars sont des étoiles à neutrons avec des champs magnétiques incroyablement puissants, tandis que les pulsars radio émettent des ondes radio qui semblent pulser lorsque l’étoile à neutrons tourne. Les deux objets stellaires créent un signal semblable au faisceau clignotant d’un phare.
Le sursaut radio rapide semble être plus d’un million de fois plus lumineux que ces émissions. « Nous pensons que ce nouveau signal pourrait être un magnétar ou un pulsar sous stéroïdes », a déclaré Michilli.
L’équipe de recherche continuera d’utiliser CHIME pour surveiller le ciel afin de détecter d’autres signaux de cette rafale radio, ainsi que d’autres avec un signal périodique similaire. La fréquence des ondes radio et leur évolution pourraient être utilisées pour aider les astronomes à en savoir plus sur le taux d’expansion de l’univers.
« Cette détection soulève la question de savoir ce qui pourrait causer ce signal extrême que nous n’avons jamais vu auparavant, et comment pouvons-nous utiliser ce signal pour étudier l’univers », a déclaré Michilli. « 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. »