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Les sursauts radio rapides (FRB, pour fast radio bursts) sont des sursauts d’ondes radios extrêmement brefs dont l’origine est actuellement toujours inconnue. Dans la grande majorité des cas, les instruments ne les détectent qu’une seule fois, et n’en repèrent plus la trace ensuite. Seul FRB 121102 a été identifiée comme une source récurrente mais non-périodique. Récemment, des astrophysiciens, grâce au radiotélescope canadien CHIME, ont identifié une seconde source récurrente, FRB 180814.J0422+73, qui pourrait leur permettre d’en apprendre plus sur ces phénomènes encore très mystérieux.

« Jusqu’à présent, il n’y avait qu’un seul FRB qui se répétait » déclare Ingrid Stairs, astrophysicienne à l’Université de la Colombie-Britannique au Canada. « Sachant qu’il en existe un autre, il pourrait y en avoir en réalité davantage. Et avec plus de répétitions et plus de sources à étudier, nous pourrons peut-être comprendre ces énigmes cosmiques — d’où viennent-ils et quelles en sont les causes ? ».

Le nouveau venu a été baptisé FRB 180814.J0422+73 et, en l’espace de trois semaines à compter du mois d’août 2018, il a émis six fois de suite, et les signaux ont été enregistrés par le radiotélescope Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME). De nouveaux sursauts ont été détectés dans les semaines suivantes. Au total, CHIME a détecté 13 nouveaux sursauts, y compris les signaux répétés. Les résultats de la découverte ont fait l’objet de deux articles publiés dans la revue Nature.

galaxie sursaut radio rapide

La première source récurrente de sursauts radio rapides enregistrée dès 2012 est FRB 121102. Cette image prise par  l’observatoire Gemini montre la galaxie hôte dans laquelle elle se trouve. Crédits : Gemini Observatory/AURA/NSF/NRC.

Le répéteur précédent, FRB 121102, est célèbre pour ses répétitions particulières. Parce qu’il émet encore et encore — avec des périodes de calme intermédiaires — les astronomes ont été en mesure de le comprendre partiellement et de le localiser jusqu’à sa source, une galaxie située à environ 3 milliards d’années-lumière de la Terre. Et, comme le signal a été polarisé, les scientifiques savent qu’il a traversé un champ magnétique intense. Mais ce sont là les seules connaissances acquises au sujet de FRB 121102 ; le mécanisme qui en est à l’origine est toujours inconnu.

Un sursaut radio rapide à la fréquence inhabituelle

FRB 180814.J0422+73, qui vient d’une galaxie distante de 1.5 milliard d’années-lumière de la Terre, fournit déjà de nouveaux indices sur ce grand mystère cosmique. Le premier est que plusieurs des 13 sursauts radio détectés par CHIME sont apparus à une fréquence beaucoup plus basse que les autres sursauts rapides — 400 mégahertz, par rapport au précédent record de 700 mégahertz. Ce sont les sursauts de fréquences les plus basses enregistrées jusqu’à présent.

Cela signifie que, puisque 400 mégahertz est la limite inférieure de la capacité du télescope, les signaux peuvent encore être émis à des fréquences plus basses. Cette fréquence basse exclut également certaines explications.

Sur le même sujet : Une intelligence artificielle identifie 72 nouveaux sursauts radio rapides provenant de FRB 121102

« Quelle que soit la source de ces ondes radio, il est intéressant de voir l’étendue de la gamme de fréquences qu’elle peut produire. Il existe certains modèles dans lesquels la source ne peut pas produire quoi que ce soit en dessous d’une certaine fréquence » déclare Arun Naidu, physicien à l’Université McGill.

Un environnement d’origine aux caractéristiques particulières

L’autre indice important est que les 13 signaux montrent tous des signes de dispersion ou de déviation par rapport à leur trajet d’origine. À partir de cela, les astrophysiciens sont en mesure de tirer des conclusions sur l’environnement dans lequel les sursauts radio ont pris naissance. Dans ce cas, le schéma de diffusion indique que ces derniers ont pour origine un environnement présentant des caractéristiques spéciales.

Dans cette vidéo, les chercheurs présentent les détails de la découverte de FRB 180814.J0422+73 (sous-titres anglais disponibles) :

« Cela pourrait signifier qu’il y a présence d’une sorte de matériau dense comme un reste de supernova » explique Cherry Ng, astrophysicienne à l’Université de Toronto. « Ou alors une déviation près d’un trou noir central dans une galaxie. Mais il faut que ce soit dans un endroit vraiment spécial pour expliquer l’intensité de la dispersion observée ».

Ce n’est pas tout à fait le même effet que la polarisation du FRB 121102, mais dans les deux cas, le signal présente des caractéristiques très particulières.

« Nous savons maintenant que les sources peuvent produire des ondes radioélectriques à basse fréquence, que celles-ci peuvent échapper à leur environnement, et qu’elles ne sont pas trop dispersées pour être détectées au moment où elles atteignent la Terre. Cela nous révèle quelque chose au sujet des environnements et des sources en question. Nous n’avons pas résolu le problème, mais il y a plusieurs autres pièces du puzzle à rassembler » conclut Tom Landecker, physicien au Conseil national de recherches du Canada.

Sources : Nature (1, 2)

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