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Le sursaut radio rapide : une explosion d’énergie plus lumineuse qu’une galaxie entière
Un sursaut radio rapide est un éclat lumineux et bref de rayonnement électromagnétique observé dans les fréquences des ondes radio. Ils durent généralement quelques millièmes de seconde. Certains d’entre eux se répètent à intervalles réguliers, mais la grande majorité se produit une seule fois et disparait à jamais.
Les astronomes ne savent pas encore exactement ce qui produit les sursauts radio rapides. Ils pensent qu’ils pourraient provenir d’étoiles à neutrons très magnétiques appelées magnétars, d’étoiles à neutrons qui entrent en collision ou encore de naines blanches qui fusionnent l’une et l’autre.
Au moment où ils sont générés, les sursauts radio rapides contiennent une quantité incroyable d’énergie : en une milliseconde ils sont capables d’émettre autant d’énergie que le soleil en deux ou trois jours terrestres. Cependant, comme ils proviennent de points situés à des milliards d’années-lumière de la Terre, ils perdent de l’énergie au cours de leur voyage. Lorsqu’ils atteignent la Terre, ils sont, heureusement, beaucoup moins puissants.
Le sursaut radio rapide le plus long jamais observé est FRB 20191221A. Il a été repéré la première fois en 2019 par CHIME, un radiotélescope sans pièces mobiles destiné à cartographier l’intensité de l’hydrogène. Lorsqu’il a été découvert, ce sursaut a duré 3 secondes soit 1000 fois plus longtemps que la moyenne. Il présentait aussi des pics périodiques que ses découvreurs ont comparés à des battements de cœur cosmiques.
Des astronomes de l’institut SETI aux États-Unis ont révélé dans arXiv de nouvelles informations sur la nature de signaux étranges provenant de FRB 20220912A, un autre sursaut radio rapide.
Découverte d’un sifflement cosmique en provenance de FRB 20220912A
Pendant près de 541 heures d’observations, les astronomes ont identifié un grand nombre de sursauts radio rapides en provenance de la source répétitive FRB 20220912A. En se servant du radiotélescope interféromètre Allen (ATA), les astronomes ont observé une large gamme de fréquence radio. Ils ont découvert des schémas intrigants, notamment 35 sursauts rapides qui se trouvent dans la partie inférieure du spectre de fréquence. De plus chacun de ces 35 signaux possède sa propre signature énergétique.
Comme dans la plupart des sursauts radio qui se répètent, chaque « salve » passe d’une fréquence plus élevée à une fréquence plus basse au fil du temps. Mais dans le cas de FRB 20220912A, les astronomes ont observé que les fréquences se décalaient vers le bas. En convertissant ces fréquences en notes jouées sur un xylophone, les chercheurs se sont rendu compte que ce décalage vers le bas ressemblait à une sorte de sifflement. Les scientifiques n’avaient auparavant jamais observé un tel comportement dans des sursauts radio rapides.
Si la fréquence des sursauts radio de FRB 20220912A présente un schéma relativement clair, il n’en va pas de même pour leur durée et pour le temps qui s’écoule entre eux. Les chercheurs ont découvert là une sorte de chaos et une grande imprévisibilité.
Une importante contribution du télescope ATA
Cette recherche a été possible grâce au radiotélescope interféromètre ATA (Allen Telescope Array). Situé sur le site de l’observatoire radio de Hat Creek en Californie, ATA est constitué d’un ensemble d’antennes réparties sur environ 1 km de diamètre. Ce radiotélescope fonctionne aujourd’hui avec 350 antennes paraboliques d’un peu plus de 6 mètres de diamètre chacune. Cette disposition permet d’obtenir un faisceau d’une très haute qualité et le nombre élevé d’antennes permet de minimiser les interférences dues à la Terre.
À l’origine, le télescope ATA a été conçu pour couvrir des fréquences comprises entre 500 et 10 000 MHz. Les récepteurs ont été remplacés par des appareils encore plus sensibles permettant de couvrir des fréquences allant de 1000 à 15 000 MHz pour une meilleure sensibilité et une plus grande fiabilité.
Ce radiotélescope possède la capacité d’enregistrer simultanément un grand nombre de canaux de même fréquence, même si ceux-ci sont très éloignés les uns des autres. Cela permet d’effectuer des vérifications instantanées si un sursaut radio rapide est détecté et d’obtenir des informations sur son comportement dans différentes gammes de longueurs d’onde.
La découverte de ce sursaut radio rapide un peu particulier en provenance de FRB 20220912A représente une étape importante dans la recherche des secrets des objets célestes extrêmes. Grâce aux connaissances qui s’étoffent de plus en plus, les chercheurs se rapprochent encore un peu plus de la compréhension des origines et de la nature de ces puissants phénomènes cosmiques.
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Source :
Sofia Z. Sheikh, Wael Farah, Alexander W. Pollak, Andrew, P. V., Siemion, Mohammed A. Chamma, Luigi F. Cruz, Roy H. Davis, David R. DeBoer, Vishal Gajjar, Phil Karn, Jamar Kittling, Wenbin Lu, Mark Masters, Pranav Premnath, Sarah Schoultz, Carol Shumaker, Gurmehar Singh, Michael Snodgrass, « Characterization of the Repeating FRB 20220912A with the Allen Telescope Array », arXiv, December 2023, https://arxiv.org/abs/2312.07756
