Détection du premier sursaut radio rapide montrant un cycle d’apparition régulier dans une galaxie lointaine

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| CHIME

Depuis leur première observation en 2007, les sursauts radio rapides (FRB) fascinent les astronomes et les passionnés. Nous commençons seulement à comprendre ces mystérieux signaux puissants, et n’avons pas encore identifié leur cause exacte. Certains scientifiques ont même suggéré que le fait qu’il puisse s’agir de signes de vie extraterrestre ne pouvait pas être exclu. Récemment, des chercheurs ont découvert le premier FRB suivant un cycle régulier de 16 jours.

Une nouvelle étude réalisée par des chercheurs de l’Université Cornell a identifié une nouvelle source de FRB, située à environ 500 millions d’années-lumière de la Terre, émettant des impulsions selon un cycle régulier de 16 jours. Il s’agirait de la première détection de ce type.

Les FRBs peuvent être ponctuels ou « répétitifs », c’est-à-dire que certaines salves n’apparaissent qu’une seule fois dans une certaine zone du ciel, tandis que d’autres émettent de multiples fois en direction de la Terre depuis le même point.

Les impulsions de ces sursauts répétés ont, jusqu’à présent, semblé quelque peu aléatoires et discordantes dans le temps. Mais cela a changé l’année dernière, lorsque le projet CHIME/FRB (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment Fast Radio Burst Project), un groupe dédié à l’observation et à l’étude des FRB, a découvert qu’un répétiteur nommé FRB 180916.J0158+65 avait une cadence régulière.

Des motifs de signaux réguliers

L’équipe CHIME/FRB a surveillé les signaux répétitifs (28 rafales au total) entre septembre 2018 et octobre 2019 en utilisant le radiotélescope CHIME, situé en Colombie britannique. Pendant cette période, les rafales ont été regroupées en une période de quatre jours, puis ont semblé disparaître pendant les 12 jours suivants, pour un cycle total d’environ 16 jours. Certains cycles n’ont pas produit de rafales visibles, mais ceux qui l’ont fait ont tous été synchronisés sur les mêmes intervalles de 16 jours. Selon le document, cela en fait le premier FRB découvert à correspondre à un calendrier précis.

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a : Chronologie de l’exposition quotidienne de CHIME/FRB au FRB 180916.J0158+65. Les marqueurs triangulaires pointant vers le bas indiquent les moments d’arrivée pour les détections avec CHIME/FRB ou EVN, avec la quantité de détections dans chaque phase active (indiquée au-dessus des marqueurs), tandis que le marqueur triangulaire ascendant indique la période de non-détection de la source par le télescope Effelsberg. Les régions grisées indiquent un intervalle de ±2.6 jours autour des périodes estimées de la source d’activité. b : Variation du bruit relatif journalier RMS à la position du FRB 180916.J0158+65, représentée par des points colorés (avec les incertitudes correspondantes), mesurées à l’aide d’une collection de pulsars détectés par CHIME/FRB. La non-détection de la source à certaines périodes prévues sont probablement dues à une exposition nulle à la source ou à une faible sensibilité. Il y a clairement une exposition importante et une sensibilité nominale à la source, bien en dehors des régions d’activité observées. Crédits : CHIME/FRB Collaboration/ Université Cornell

« Nous concluons qu’il s’agit de la première périodicité détectée de quelque nature que ce soit dans une source FRB », a déclaré l’équipe dans l’article, publié fin janvier sur le serveur de préimpression arXiv. « La découverte d’une périodicité de 16.35 jours pour une source FRB répétitive est un indice important de la nature de cet objet ».

Les scientifiques ont récemment retracé ce FRB particulier jusqu’à une galaxie appelée SDSS J015800.28+654253.0, qui se situe à un demi-milliard d’années-lumière de la Terre. Cela peut sembler être une distance extrême, mais il s’agit en réalité du FRB le plus proche jamais détecté.

Des hypothèses, mais un mystère qui persiste

Nous savons désormais d’où provient ce signal, mais nous ne connaissons toujours pas son origine physique. Jusqu’à présent, le rythme du FRB suggère qu’il pourrait être modulé par son environnement. Si la source du FRB est en orbite autour d’un objet compact, tel qu’un trou noir, alors il se peut qu’il n’envoie ses signaux vers la Terre qu’à un certain moment de sa période orbitale. Ce scénario pourrait potentiellement correspondre à ce cycle reconnaissable de 16 jours.

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Il est également possible que nous assistions à un système binaire contenant une étoile massive avec un noyau stellaire très dense (une étoile à neutrons), selon une autre étude également publiée sur arXiv par une équipe distincte, qui a examiné les mêmes données. Dans ce modèle, l’étoile à neutrons émettrait des signaux radio répétitifs, mais ces derniers seraient périodiquement éclipsés par les vents opaques de son compagnon stellaire géant.

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Un autre scénario est que le rythme du FRB ne serait pas tempéré par un autre objet, et qu’il envoie donc les impulsions directement depuis la source. Les chercheurs ont déjà suggéré que les éruptions d’étoiles à neutrons hautement magnétisées, appelées magnétars, pourraient être la source de certains FRB. Mais comme les magnétars ont tendance à effectuer un tour complet toutes les quelques secondes, un cycle de 16 jours ne correspond pas au profil attendu d’un FRB issu d’un magnétar.

Depuis la première détection, les FRBs imposent des challenges aux chercheurs du monde entier, mais de nouvelles installations comme CHIME révèlent chaque année de nouveaux détails sur ces événements étranges. Bien que nous ne sachions toujours pas ce qui déclenche ces signaux, la détection d’un rythme d’apparition régulier à partir de l’une de ces sources fournit une piste importante que les scientifiques peuvent maintenant suivre.

Source : arXiv

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