Pour la première fois, des astrophysiciens ont réussi à déterminer l’origine de l’un des signaux les plus énigmatiques de l’Univers : un sursaut radio rapide.
Détectés pour la première fois en 2007, ces signaux sont de puissantes émissions lumineuses d’ondes radio dont la durée varie entre une fraction de milliseconde et quelques millisecondes.
Leur origine est restée un mystère pour la communauté scientifique, qui a longtemps cherché à en comprendre l’origine.
Une collaboration entre deux réseaux de radiotélescopes nord-américains a permis d’établir que le sursaut radio rapide provenait d’une forme d’étoile morte hautement magnétisée, appelée magnétar, et qu’il était accompagné de rayons X.
L’hypothèse selon laquelle ces signaux proviendraient d’une étoile à neutrons, soit les restes compacts d’étoiles géantes qui auraient explosé lors d’une supernova, est envisagée depuis longtemps par les scientifiques. Ce phénomène arrive lorsqu’une ou plusieurs étoiles sont à court de carburant et s’effondrent sur elles-mêmes.
Plus précisément, les chercheurs se sont souvent tournés vers les étoiles à neutrons aux champs magnétiques particulièrement puissants, les fameux magnétars.
Celui en question dans l’étude publiée dans le journal Nature se situe dans notre propre galaxie, la Voie lactée, et se nomme SGR 1935+2154.
Il se trouve à environ 20 000 années-lumière, ce qui est intéressant, car toutes les précédentes détections de sursauts radio rapides provenaient d’au-delà de notre galaxie.
Le télescope CHIME qui a détecté le sursaut radio rapide est situé à l’Observatoire fédéral de radio-astrophysique en Colombie-Britannique, une installation nationale d’astronomie exploitée par le Conseil national de recherches du Canada. (Photo : Andre Renard/University of Toronto /AP)
Une collaboration internationale
Le phénomène en question a d’abord été détecté le 27 avril par deux satellites américains, l’observatoire Neil Gehrels Swift et le télescope spatial à rayons gamma Fermi. Ensemble, ils ont détecté de multiples vagues de rayons X provenant du magnétar en question.
Le lendemain, l’expérience canadienne de cartographie de l’intensité de l’hydrogène (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment, CHIME) a détecté un sursaut avec deux sous-sauts émanant approximativement de la direction du magnétar. Ce phénomène était accompagné d’« une activité de rafale de rayons X d’une intensité inhabituelle », rapporte l’étude.
Ce sursaut extrêmement lumineux et qui a duré à peu près une milliseconde a aussi été détectée par le télescope de l’Observatoire radio algonquin (ARO). Grâce à ces instruments travaillant en tandem, l’équipe canadienne a pu confirmer la découverte.
« La co-détection de ce phénomène, à 20 000 années-lumière de la Terre, est une performance remarquable compte tenu de l’histoire de notre parabole de 10 mètres », a déclaré par voie de communiqué Brendan Quine, directeur d’ARO.
Construite à l’origine en 1961 par le Conseil national de recherches du Canada puis mise en réserve en 1984, l’antenne a récemment été remise à neuf et équipée de nouveaux équipements électroniques de pointe par Thoth et l’Université de Toronto.
Elle a ensuite été redirigée pour observer le ciel au-dessus de l’Observatoire fédéral de radio-astrophysique (OFR) à Penticton, en Colombie-Britannique, où se trouve l’antenne principale de CHIME.
Des chercheurs responsables de l’étude STARE2 (Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2), basée dans le sud-ouest des États-Unis, ont confirmé qu’un événement similaire avait été détecté à peu près au même moment et dans la même région que celui capté par CHIME.
D’autres télescopes russes, européens et chinois ont aussi détecté des vagues de rayons X provenant du magnétar SGR 1935+2154 au même moment que l’équipe canadienne.
« Ce résultat est également un excellent exemple démontrant comment, lorsque des équipes internationales de scientifiques se réunissent pour étudier un phénomène de différentes manières, nous pouvons en apprendre davantage à son sujet », a dit Christopher Bochenek, un des auteurs de l’étude, membre du groupe STARE2 et étudiant diplômé en astronomie au California Institute of Technology, lors d’un breffage sur cette découverte rapportée par CNN.
Cette photo non datée fournie par Caltech montre le radioastronome Christopher Bochenek avec une station STARE2 qu’il a développée près de la ville de Delta, dans l’Utah. (Photo : Caltech / AP)
D’autres sources à découvrir?
L’équipe canadienne qui a détecté le sursaut radio rapide a montré que l’intensité du sursaut était 3000 fois supérieure à celle d’autres magnétars mesurés jusqu’à présent. Cela conforte la théorie selon laquelle les magnétars sont à l’origine d’au moins quelques sursauts radio rapides.
Désormais, comme l’explique le Dr Paul Scholz, auteur principal de l’étude et membre de l’Institut Dunlap, l’équipe de recherche a une meilleure idée de ce qu’il faut chercher.
« Étant donné les grands écarts en matière d’énergie et d’activité entre les sources de sursauts les plus brillantes et les plus actives et ce qui est observé pour les magnétars, il faut peut-être des magnétars plus jeunes, plus énergétiques et plus actifs pour expliquer toutes les observations de sursauts radio rapides », explique M. Scholz.
Pour Bing Zhang, qui travaille sur le nouveau radiotélescope géant chinois, l’observatoire Fast de 500 m de large, aussi appelé Tianyan, il y aurait d’autres sources de sursauts radio rapides à l’étude.
Il pourrait s’agir d’étoiles géantes qui entrent en collision ou encore d’étoiles à neutrons qui s’effondrent davantage pour devenir un trou noir.
Ces différentes théories pourraient expliquer la différence entre les sursauts qui semblent être des événements ponctuels qui ne se répètent jamais.
« Mais jusqu’à présent, nous n’avons pas encore de preuves confirmant ces scénarios », a dit M. Zhang aux journalistes.
« S’ils existent, ils doivent être très, très rares. Seule une très petite fraction des FRB est susceptible d’être d’origine catastrophique. »
Avec les informations de CNN, de la BBC et de l’Agence France-Presse.
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