En 2022, des astronomes ont détecté d’étranges sursauts radio à longue période qui ne correspondaient à aucune source connue alors. Dans le cadre d’une nouvelle étude, les chercheurs en ont détecté un autre, se répétant toutes les 2,9 heures, ce qui en fait le phénomène transitoire radio à la période la plus longue jamais observé. Ils en ont peut-être enfin identifié la source : un système binaire composé d’une naine rouge et d’une naine blanche orbitant l’une autour de l’autre.
La découverte des phénomènes transitoires a enrichi nos connaissances en astrophysique. Ils se produisent selon une gamme de périodicité étonnamment diversifiée. Ceux qui se produisent à l’échelle de la seconde ou de la milliseconde sont, par exemple, associés à des pulsars — des étoiles à neutrons tournant très rapidement sur elles-mêmes et résultant de l’explosion d’étoiles massives.
Cependant, ceux se produisant sur une échelle de temps comprise entre quelques minutes et quelques heures demeurent mystérieux. Détecté dans les années 2000, GCRT J1745 3009 produit par exemple cinq impulsions de 11 minutes toutes les 77 minutes, sans que les astronomes ne puissent en identifier la source. En effet, les pulsars correspondant à ce type de périodicité ne devraient en théorie pas produire de sursauts radio.
D’autres phénomènes similaires ont été relevés plus tard, dont celui se produisant toutes les 18 minutes et découvert en 2022 par l’équipe du Centre international de recherche en radioastronomie (ICRAR) de l’Université Curtin, en Australie. Le phénomène était si lumineux pendant trois mois qu’il éclipsait toutes les autres sources lumineuses à proximité, avant de disparaître temporairement. Au total, une dizaine de phénomènes de ce type ont été recensés.
« Cependant, le simple fait d’en trouver davantage n’a pas suffi à résoudre le mystère », indique dans article publié dans The Conversation, Natasha Hurley-Walker, radioastronome à l’Université Curtin. Dans le cadre de la nouvelle étude, Hurley-Walker et ses collègues ont pour la première fois suivi l’un de ces transitoires radio à longue période jusqu’à sa source. Les nouveaux résultats sont détaillés dans la revue Astrophysical Journal Letters.
Le transitoire à plus longue période jamais observé
Tous les autres transitoires radio à longue période découverts jusqu’à présent ont été détectés autour du centre de notre galaxie. « Il est donc très difficile de déterminer quel type d’étoile ou d’objet produit les ondes radio, car il existe des milliers d’étoiles dans une zone restreinte. L’une d’entre elles peut être responsable du signal, ou non », affirme Hurley-Walker.
Par un heureux hasard, GLEAM-X J0704-37, le transitoire radio à longue période découvert récemment par l’équipe, se trouve à la périphérie de notre galaxie, une région moins peuplée d’étoiles située à 5000 années-lumière, dans la constellation de la Poupe. Pour le détecter, les chercheurs se sont appuyés sur le radiotélescope Murchison Widefield Array en Australie occidentale, pouvant observer 1 000 degrés carrés de ciel par minute. Une immense quantité de données couvrant la moitié du ciel a été analysée afin de détecter les transitoires radio potentiels provenant des régions les moins peuplées de la Voie lactée.
Les chercheurs ont constaté qu’à l’instar d’autres transitoires à longue période, GLEAM-X J0704-37 produit de courtes impulsions radio toutes les 2,9 heures, soit la plus longue période jamais observée. Afin d’en identifier la source potentielle, des observations de suivi ont été effectuées avec le télescope MeerKAT en Afrique du Sud, le radiotélescope le plus sensible de l’hémisphère sud.
Les analyses ont montré que les émissions radio provenaient d’une naine rouge, un type d’étoile à faible luminosité représentant 70% des étoiles de notre galaxie. En croisant les données avec celles du réseau Murchison Widefield Array (MWA), l’équipe a constaté que les impulsions se produisent pendant 30 à 60 secondes selon un schéma répétitif et que le signal était actif depuis au moins 10 ans.
« Le MWA possède une archive de 55 pétaoctets d’observations qui fournit un enregistrement de notre Univers sur une décennie. C’est comme avoir l’équivalent de 55 000 ordinateurs domestiques haut de gamme – l’une des plus grandes collections de données scientifiques au monde », explique dans un communiqué de l’ICRAR, Steven Tingay, le directeur du MWA.
Un système binaire composé d’une naine rouge et d’une naine blanche
Cependant, une naine rouge, seule, ne peut produire la quantité d’énergie observée. Selon les experts, le schéma d’émission radio suggère que les signaux ne proviennent pas de la naine rouge elle-même, mais plutôt d’un objet orbitant autour. D’après les experts, il s’agit très probablement d’une naine blanche, car si c’était un pulsar ou un trou noir, l’explosion qui a précédé sa formation aurait été si puissante qu’elle aurait perturbé l’orbite de son étoile compagne. La naine rouge produirait des vents stellaires de particules chargées, qui, en entrant en contact avec le champ magnétique de la naine blanche, sont accélérés et produisent des ondes radio.
« Cela pourrait être similaire à la façon dont le vent stellaire du Soleil interagit avec le champ magnétique de la Terre pour produire de magnifiques aurores boréales, ainsi que des ondes radio à basse fréquence », explique Hurley-Walker. À noter que des systèmes binaires de ce type, tels qu’AR Scorpi, où la luminosité de la naine rouge varie en fonction des ondes radio émises par sa compagne naine blanche, ont précédemment été détectés. Cependant, aucun de ces systèmes n’est aussi lumineux ni ne possède une périodicité aussi longue que les systèmes du type GLEAM-X J0704-37.
D’un autre côté, « il peut y avoir de nombreux types de systèmes différents capables de produire des pulsations radio de longue période », précise l’experte. L’équipe prévoit d’effectuer d’autres observations de suivi afin de déterminer de manière concluante la nature du système.
Une galaxie est une grande structure cosmique composée d'un
assemblage d'étoiles, de gaz et de poussières. Il en existe
plusieurs types, classés selon leur masse et leur morphologie,
formées à différentes... [...]
L'année-lumière est une unité de longueur utilisée pour exprimer
des distances astronomiques. Elle est définie par l'Union
Astronomique Internationale (UAI) comme la distance parcourue par
la lumière dans le vide pendant une année julienne (365.25 jours).
Elle vaut environ... [...]
Un trou noir
est un objet compact au champ gravitationnel si intense qu'aucune
matière ni aucun rayonnement ne peut s'en échapper. Puisque ces
astres n'émettent aucune lumière, ils ne peuvent être... [...]