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Observation d’une source de sursauts radio rapides possédant un cycle d’activité de 157 jours

frb periodique
| Swinburne Astronomy Productions

Les sursauts radio rapides (FRB) sont des événements cosmiques caractérisés par l’émission extrêmement brève d’un rayonnement radio. Observés depuis plus d’une décennie maintenant, leur origine et leur dynamique sont encore très incertaines, bien que certaines hypothèses impliquant des blitzars ou des trous noirs aient été avancées. L’une des sources de FRB les plus notables est 121102, en raison de sa récurrence. Découverte en 2012 par le radiotélescope Arecibo, cette source de FRB intrigue particulièrement les astrophysiciens. Et récemment, une équipe de chercheurs a découvert que 121102 arborait un cycle d’activité de 157 jours, faisant d’elle la seconde source de FRB connue à montrer une périodicité.

En utilisant les capacités d’observation sur le long terme du télescope Lovell, une équipe internationale d’astrophysiciens dirigée par Jodrell Bank a étudié un phénomène connu sous le nom de sursaut radio rapide (FRB). En utilisant les FRB découvertes au cours de l’étude, conjointement avec les données des observations publiées précédemment, l’équipe a découvert que la source du FRB connue sous le nom de 121102 suit un schéma cyclique, avec des sursauts radio observés dans une fenêtre d’environ 90 jours suivie d’un silence de 67 jours.

Le même comportement se répète ensuite tous les 157 jours. Cette découverte fournit un indice important pour identifier l’origine de ces phénomènes. La présence d’une séquence régulière dans l’activité pourrait impliquer que les sursauts sont liés au mouvement orbital d’une étoile massive, d’une étoile à neutrons ou d’un trou noir.

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activite frb
Graphique montrant la période d’inactivité cumulée de la source FRB 121102. Les données montrent que durant son cycle, le FRB est actif 56% du temps. Crédits : K. M. Rajwade et al. 2020

Kaustubh Rajwade de l’Université de Manchester, explique : « ceci est un résultat passionnant car ce n’est que le deuxième système où nous pensons que nous voyons cette modulation dans l’activité du sursaut. La détection d’une périodicité constitue une contrainte importante sur l’origine des sursauts et des cycles d’activité, ce qui pourrait plaider contre une étoile à neutrons en précession ».

Précession d’étoile à neutrons et explosions stellaires : des explications écartées

La répétition des FRB pourrait s’expliquer par la précession de l’axe magnétique d’une étoile à neutrons hautement magnétisée, mais avec les données actuelles, les astrophysiciens pensent qu’il peut être difficile pour un tel processus d’expliquer une période de précession de 157 jours étant donné les grands champs magnétiques attendus dans ces étoiles.

L’existence de FRB n’a été découverte qu’en 2007 et ils étaient initialement considérés comme des événements ponctuels liés à un événement cataclysmique tel qu’une étoile qui explose. Cette image a changé en partie une fois que le FRB 121102, découvert à l’origine avec le radiotélescope Arecibo le 2 novembre 2012, a été observé se répéter en 2016.

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Vue d’artiste montrant une modulation orbitale où la source FRB 121102 (bleue) est en orbite avec un objet compagnon (rose). Crédits : Kristi Mickaliger

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La périodicité : une caractéristique rare des sources de FRB

Dans son article publié dans la revue MNRAS, l’équipe confirme que le FRB 121102 n’est que la deuxième source répétitive de FRB connue pour afficher une telle activité périodique. À leur grande surprise, l’échelle de temps de ce cycle est presque 10 fois plus longue que la périodicité de 16 jours présentée par la première source répétitive, FRB 180916.J10158+56, qui a été récemment découverte par le télescope CHIME au Canada.

« Cette découverte passionnante met en évidence le peu que nous savons sur l’origine des FRB. De nouvelles observations d’un plus grand nombre de FRB seront nécessaires pour obtenir une image plus claire de ces sources périodiques et élucider leur origine », conclut Duncan Lorimer de la West Virginia University.

Sources : MNRAS

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