Détection d’un objet mystérieux libérant de grandes quantités d’énergie

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Vue d’artiste de ce à quoi l’objet pourrait ressembler s’il s’agissait d’un magnétar. | ICRAR
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Une équipe chargée de cartographier les ondes radio de l’Univers rapporte la découverte d’un objet inhabituel et surprenant, qui ne ressemble à aucun autre objet connu. Situé à environ 4000 années-lumière de la Terre, il libère régulièrement une incroyable quantité d’énergie. Les astronomes qui l’ont découvert pensent qu’il pourrait s’agir d’un tout nouveau type d’étoile à neutrons, dotée d’un champ magnétique ultra-puissant.

Le comportement de cet objet est véritablement atypique : il pivote dans l’espace et devient périodiquement, pendant 5% du temps environ, l’une des sources radio les plus brillantes du ciel. « Cet objet apparaissait et disparaissait en quelques heures au cours de nos observations. C’était complètement inattendu. C’était un peu effrayant pour un astronome, car il n’y a rien de connu dans le ciel qui agit de la sorte », relate dans un communiqué Natasha Hurley-Walker, astrophysicienne au Centre international de recherche en radioastronomie (ICRAR), qui a dirigé l’équipe à l’origine de la découverte.

Le ciel radio basses fréquences est relativement « calme » par rapport aux observations effectuées à hautes fréquences. En dehors des pulsars galactiques et de la scintillation à long terme des noyaux actifs de galaxie, les astronomes détectent habituellement peu d’événements. Mais une équipe de l’ICRAR a récemment détecté un transitoire radio basse fréquence périodique, qui émet des impulsions toutes les 18,18 minutes — une périodicité inhabituelle, jamais observée jusqu’alors. La source est localisée dans notre galaxie et pourrait correspondre à un magnétar à période ultra-longue, selon les chercheurs.

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Un phénomène transitoire de durée inhabituelle

L’objet dont il est question ici a été découvert par Tyrone O’Doherty, doctorant à l’Université Curtin, à l’aide du télescope Murchison Widefield Array (MWA) — un radiotélescope basses fréquences géant, situé à Meekatharra en Australie-Occidentale, en service depuis juillet 2013 ; c’est l’un des télescopes désignés comme précurseurs pour le Square Kilometre Array (SKA). « Le large champ de vision du MWA et son extrême sensibilité sont parfaits pour surveiller l’ensemble du ciel et détecter l’inattendu », a déclaré O’Doherty.

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Vue de la Voie lactée à partir du Murchison Widefield Array, avec les fréquences les plus basses en rouge, les fréquences moyennes en vert, et les plus élevées en bleu. L’icône en forme d’étoile indique la position du mystérieux phénomène transitoire répétitif. © Dr Natasha Hurley-Walker (ICRAR/Curtin) et l’équipe GLEAM

C’est l’an dernier qu’il a détecté la mystérieuse source, grâce à une nouvelle technique qu’il a lui-même développée. De tels objets, qui s’allument et s’éteignent de façon périodique, ne sont pas nouveaux pour les astronomes : ces sources de rayonnement sont appelées transitoires et leurs émissions peuvent durer de quelques secondes à plusieurs années. Ils correspondent à des événements cosmiques particulièrement violents, tels que des supernovas, des sursauts gamma, des explosions d’étoiles variables, etc.

Les experts distinguent généralement les transitoires « lents », qui peuvent apparaître en quelques jours et disparaître en quelques mois (ex. les supernovas), et les transitoires « rapides », qui s’allument et s’éteignent en quelques millisecondes à secondes (ex. les pulsars). Mais un signal tel que celui repéré par O’Doherty ne rentre dans aucune de ces catégories : l’émission persiste pendant 30 à 60 secondes, à chaque occurrence. Parfois, les impulsions sont constituées de rafales de courte durée (inférieures à 0,5 s.), précisent les chercheurs. « Personne n’a vraiment pensé à rechercher des objets sur cette échelle de temps car nous ne pouvions penser à aucun mécanisme qui les produise, et pourtant ils existent », a déclaré Hurley-Walker au New Scientist.

Un possible magnétar à rotation lente

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Gemma Anderson, astrophysicienne à l’ICRAR et co-auteure de l’étude, a déclaré que l’objet mystérieux était incroyablement brillant et plus petit que le Soleil, et qu’il émettait des ondes radio hautement polarisées, ce qui suggère qu’il est doté d’un champ magnétique extrêmement puissant. Il est par ailleurs visible dans une large gamme de fréquences, ce qui signifie qu’il s’agit d’un processus naturel et non d’un signal artificiel, selon Hurley-Walker. En mesurant la dispersion des impulsions radio par rapport à la fréquence, l’équipe est arrivée à la conclusion qu’il pourrait s’agir d’un magnétar à période ultra longue — un objet qui, jusqu’à présent, n’existait qu’en théorie.

Un magnétar est une étoile à neutrons dotée d’un champ magnétique extrêmement intense (de l’ordre de 109 à 1011 teslas), qui émet des radiations électromagnétiques de haute énergie (en particulier des rayons X et gamma). Ce magnétar particulier est un type d’étoile à neutrons à rotation lente, explique Anderson. « Mais personne ne s’attendait à en détecter une directement, car on ne s’attendait pas à ce qu’elles soient si brillantes », ajoute l’astrophysicienne. Il semblerait que ce magnétar convertisse l’énergie magnétique en ondes radio d’une manière complètement inédite et beaucoup plus efficace. Pour mieux comprendre le comportement de cet objet, l’équipe ne le quitte plus des yeux : le MWA demeure pointé dans sa direction.

Natasha Hurley-Walker et ses collaborateurs prévoient également de rechercher d’autres objets similaires dans les archives d’observations du MWA, ce qui permettra de déterminer si ce magnétar est un événement unique en son genre ou s’il appartient à une nouvelle famille d’objets jamais identifiée auparavant. Le professeur Steven Tingay, directeur du MWA, se réjouit des découvertes à venir. « Nous avons été en mesure de collecter et de stocker toutes les données produites par le MWA au cours des dix dernières années au Pawsey Research Supercomputing Centre. Le fait de pouvoir consulter un ensemble de données aussi volumineux lorsque l’on trouve un objet est assez unique en astronomie », a-t-il déclaré.

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Source : N. Hurley-Walker et al., Nature

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