Plus d’un millier d’explosions cosmiques détectées en 47 jours intriguent les astronomes

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Le radiotélescope FAST a capté les signaux en provenance de la source FRB 121102. | NAOC
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Des astronomes étudiant les sursauts radio rapides (Fast Radio Burst en anglais, ou FRB) — un mystérieux phénomène cosmique — en provenance de la source FRB 121102 ont détecté un événement surprenant et pour le moment incompris : plus d’un millier d’explosions cosmiques en l’espace de 47 jours seulement. Du jamais vu !

1652 sursauts indépendants ont été détectés à partir du 29 août 2019, sur seulement 47 jours ! L’équipe de recherche internationale à l’origine de la découverte se dit surprise et intriguée par un tel événement, détecté à l’aide du Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope (FAST), un radiotélescope sphérique de 500 mètres d’ouverture situé en Chine.

Les FRBs sont des sursauts d’ondes radio déjà eux-mêmes mystérieux, en provenance de sources cosmiques lointaines pour le moment inconnues. Et il s’agit ici du plus grand ensemble d’événements FRB détecté à ce jour. Pour vous donner une idée de l’ampleur de cette découverte : le nombre de signaux détectés rapporté dans cette étude surpasse celui de toutes les autres publications combinées.

Un tel ensemble de sursauts a cependant permis de déterminer, pour la première fois, l’énergie caractéristique et la distribution de l’énergie des FRB, faisant ainsi la lumière sur la nature du phénomène. Les résultats ont été publiés dans la revue Nature.

FRB : un phénomène encore incompris

Les sursauts radio rapides, détectés pour la première fois en 2007, font partie des phénomènes physiques les plus extrêmes et mystérieux du cosmos. Ils peuvent générer une énergie équivalente à des millions de Soleils durant seulement quelques millisecondes. La plupart n’apparaissent qu’une fois et sans signes précurseurs. Cela signifie que les scientifiques ne peuvent les prédire et qu’ils sont souvent identifiés par la suite dans les données recueillies. Les scientifiques ont néanmoins constaté qu’une petite fraction des FRBs se répète. Ce phénomène facilite les études de suivi, notamment la localisation et l’identification des galaxies hôtes des FRB.

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Leur origine exacte est encore inconnue, bien que diverses hypothèses soient considérées dans les modèles, dont même une origine extraterrestre. Les causes naturelles sont clairement favorisées par les observations. Parmi les pistes récentes, il y a notamment les étoiles à neutrons exotiques hypermagnétisées, les trous noirs et les « cordes cosmiques » laissées par le Big Bang.

« C’est la première fois qu’une seule source de FRB a été étudiée de manière aussi détaillée », a déclaré dans un communiqué le coauteur de l’étude Bing Zhang, astrophysicien et professeur émérite à l’Université du Nevada à Las Vegas. « Le grand ensemble de sursauts a aidé notre équipe à affiner comme jamais auparavant l’énergie caractéristique et la distribution de l’énergie des FRB, ce qui jette une nouvelle lumière sur le moteur qui alimente ces phénomènes mystérieux ».

La source FRB 121102 est le premier « répétiteur » connu et la première source FRB localisée avec précision. Les scientifiques ont identifié son origine dans une galaxie naine. En outre, cette source FRB est clairement associée à une source radio persistante. Selon les chercheurs, ces deux indices sont cruciaux pour résoudre le mystère des FRBs. Le comportement de FRB 121102 est difficile à prévoir et est généralement décrit comme « saisonnier ».

Un cadeau venu du ciel pour mieux comprendre la nature des FRB

L’équipe de recherche a remarqué que FRB 121102 présentait de fréquentes impulsions lumineuses alors qu’elle testait le backend FAST FRB au cours de la mise en service. Entre le 29 août et le 29 octobre 2019, 1652 événements de sursauts indépendants ont été détectés sur un total de 59,5 heures. Bien que la cadence des sursauts ait varié au cours de la série, 122 sursauts ont été observés pendant l’heure de pointe, ce qui correspond au taux d’événements le plus élevé jamais observé pour un FRB. Une cadence aussi élevée facilite leur étude statistique.

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La galaxie hôte de la source FRB 121102, vue depuis l’observatoire Gemini. © Gemini/AURA/NRC

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Les chercheurs ont mesuré une énergie caractéristique claire de E0= 4,8×1037 erg, en dessous de laquelle la génération des salves devient moins efficace. « L’énergie totale de cet ensemble de sursauts représente déjà 3,8 % de celle d’un magnétar et aucune périodicité n’a été trouvée entre 1 ms et 1000 s, ce qui limite fortement la possibilité que FRB 121102 provienne d’un objet compact isolé », a déclaré dans un communiqué le Dr Pei WANG, des Observatoires astronomiques nationaux de l’Académie chinoise des sciences (NAOC), qui a co-dirigé l’étude avec le professeur LI Di.

Plus de six nouveaux FRB ont été découverts grâce au Commensal Radio Astronomy FAST Survey, dont un nouveau répétiteur semblable à 121102. « En tant que plus grande antenne du monde, la sensibilité de FAST s’avère propice à la révélation des subtilités des transitoires cosmiques, y compris les FRB », a déclaré le professeur LI.

« La fréquence élevée détectée implique également que les FRB sont générés avec une ‘efficacité radiative élevée’, ce qui défavorise les mécanismes d’émission nécessitant une énergie importante ou des conditions de déclenchement artificielles », concluent les chercheurs, qui s’attendent à ce que FAST continue d’étudier systématiquement un grand nombre de FRBs répétitifs à l’avenir afin d’en savoir plus.

Source : Nature

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