Les astronomes ont repéré plus d’une douzaine de nouvelles impulsions d’ondes radio venant de l’extérieur de notre galaxie, y compris quelques éclats qui proviennent exactement du même endroit dans le ciel. C’est seulement la deuxième fois que nous trouvons ces flashs intergalactiques étranges, appelés rafales radio rapides qui proviennent à plusieurs reprises d’un seul point de l’espace. Cette découverte nous rapproche un peu plus de la découverte de l’origine de ces impulsions étranges.
La découverte d’aujourd’hui, présentée dans deux articles de la revue Nature, suscite l’émotion des astronomes, car la répétition de rafales radio rapides, ou FRB, permet aux astronomes de faire de multiples observations, de déterminer leur origine. Repérer leurs origines intergalactiques pourrait nous aider à déterminer quels objets sont susceptibles d’envoyer ces éclairs excités.
La plupart des FRB ont été des soubresauts momentanés dans le ciel – du moins à notre connaissance. Ces explosions d’ondes radio ne dureront que quelques millisecondes et disparaîtront pour ne plus jamais être vues. Ils semblent provenir d’un endroit extrêmement éloigné de l’univers, parfois à des milliards d’années-lumière. Le premier FRB a été découvert en 2007 et, depuis lors, nous avons confirmé 52 sources de ces salves transitoires. Mais en 2015, une découverte spéciale FRB a été réalisée lorsque plusieurs flashs provenant du même endroit ont été détectés. C’est une occasion pour aider à localiser sa source et la FRB d’aujourd’hui donne aux scientifiques un autre coup pour atteindre cet objectif.
«Lorsque ces bouffées surviennent une seule fois, il est très difficile de comprendre ce qui les a créées», explique Cherry Ng, radioastronome à l’Université de Toronto et auteur principal du journal sur la répétition de FRB, à The Verge. “Maintenant, nous montrons, non, au moins une autre répétition.”
Les FRB servent également d’outils pour observer l’Univers. Pour se rendre sur notre planète, les FRB traversent de vastes étendues d’espace. Cet espace n’est pas complètement vide: de minuscules particules de matière remplissent les régions situées entre les galaxies. Et à quoi ressemble un FRB, ou sa structure, peut indiquer aux astronomes combien de bric-à-brac a traversé pour se rendre sur Terre. «Ces FRB sont vraiment l’un des seuls moyens de sonder le médium intergalactique», explique Shami Chatterjee, astronome à la Cornell University, qui a découvert le premier FRB répétitif sans participer à cette nouvelle recherche. “Et c’est pourquoi trouver plus de FRB est si excitant pour nous.”
Le problème, cependant, est que la détection des FRB était un défi incroyable. On pense que plus de 5 000 FRB apparaissent chaque jour. Mais on ne sait jamais quand et où ils vont frapper. «C’est comme être dans une pièce plongée dans l’obscurité et être entouré de ces flashes qui s’éteignent», explique Chatterjee. “Ils durent une milliseconde, puis ils sont partis.” Souvent, en trouver un n’est qu’une question de chance: il faut regarder au bon endroit au bon moment avec un radiotélescope.
L’année dernière, une nouvelle installation au Canada appelée CHIME a été mise en ligne et elle est conçue en partie pour les FRB. Il est composé de quatre longues coupelles en forme de demi-tuyau, mais contrairement à d’autres radiotélescopes, CHIME ne peut pas pointer. Cela signifie que ces plats observent le même ciel chaque jour. (À mesure que la Terre tourne, les étoiles et les galaxies de cette zone changent, mais la zone reste relativement limitée.) L’espoir est que cette cohérence permettra à CARILLON d’attraper plusieurs FRB.
Cependant, certains craignaient que CHIME ne voie pas ces éclairs, car l’établissement recherche des ondes à basses fréquences – ou des ondes radio plus éloignées les unes des autres. Et les FRB sont un peu plus difficiles à voir aux basses fréquences. Quand ils traversent l’Univers, tout ce qu’ils traversent brouille les vagues. En conséquence, les ondes de basse fréquence sont dispersées hors du signal ou absorbées par le contenu caché entre les galaxies. «Les gens craignaient que toutes ces légumineuses ne soient dispersées, a déclaré Chatterjee.
Mais entre juillet et octobre 2018 – avant même qu’il ne soit pleinement opérationnel – CHIME a détecté 13 FRB différents, ainsi que six provenant du même endroit. Pendant ces observations, de nouvelles pièces étaient encore installées sur le détecteur et l’ensemble du système était en train d’être étalonné. Les scientifiques allumaient et éteignaient le système juste pour voir si cela fonctionnait et cela suffisait pour attraper les FRB. Trouver une répétition éclate si rapidement, avant que le télescope ne soit à pleine puissance, suggère que cela doit être commun. “Il y a de bonnes chances qu’il y en ait beaucoup plus”, dit Ng.
Maintenant qu’un deuxième FRB répété a été trouvé, de nombreux astronomes se demandent s’il existe deux types différents de ces rafales: celles qui se répètent et celles qui ne le sont pas. Par exemple, la deuxième rafale répétée est beaucoup plus structurée que la première, explique Ng. Mais deux observations seulement signifient qu’il est trop tôt pour établir une règle et il est possible que les BRA que nous avons observés ailleurs se répètent également, et nous l’avons juste manqué.
Quelle que soit la cause de ces explosions, elle doit être incroyablement intense. Selon Chatterjee, chaque FRB dispose d’environ 25 millions de fois plus d’énergie que notre soleil. “Et c’est incroyable”, dit-il. “Qu’est-ce qui génère autant d’énergie?” Une idée répandue est que ces rafales proviennent d’un type d’objet très dense, tel qu’un trou noir. Beaucoup pensent qu’ils peuvent en réalité provenir d’un type spécial d’étoile de cadavre appelée magnétar, qui possède un champ magnétique très puissant.
Pour savoir d’où ils viennent, nous devons regarder un flash encore et encore. C’est ainsi que Chatterjee et son équipe ont trouvé l’origine de la première répétition de FRB: une galaxie naine à 3 milliards d’années-lumière. Maintenant, Ng et son équipe espèrent faire la même chose avec cette nouvelle, et veulent d’autres installations radio plus puissantes pour les aider en les observant également. Ils ont déjà une bonne idée de la provenance de l’espace. “Nous le savons très bien, mais ce n’est pas suffisant pour dire quelle galaxie”, dit-elle.
Ng ne mentionne que six rafales répétées dans le journal, mais elle dit qu’elles en ont trouvé quelques-unes de plus depuis la rédaction de l’étude. Et chaque fois qu’ils en trouvent un nouveau, plus nous en apprenons sur ce que ces FRB ont traversé pour nous parvenir. Chacun met en lumière la structure de notre univers. «Ils ont démontré de manière convaincante qu’ils vont détecter un grand nombre de FRB», explique Chatterjee. «C’est une bonne nouvelle, car plus nous avons de BRI, mieux nous pourrons commencer à cartographier le support intergalactique.»