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Des astronomes retracent des sursauts radio rapides jusqu’à leur galaxie d’origine

par Juanita Bawagan Cosmologie et gravité Nouvelles 13.02.2017

Des astronomes ont cerné la source d’une série de mystérieux signaux cosmiques : une galaxie naine située à trois milliards d’années-lumière. Cette découverte marque la première fois que des scientifiques réussissent à retracer les signaux jusqu’à un endroit précis du ciel et offre de nouvelles façons d’en étudier la cause.

Depuis leur découverte en 2007, les sursauts radio rapides (fast radio bursts, FRB) ont capté l’attention des chercheurs du programme Cosmologie et gravité de l’ICRA. Les FRB ne durent que quelques millièmes de seconde, mais sont bien plus brillants et puissants que tout autre éclair connu, comme les pulsations des radio-pulsars, une forme d’étoiles à neutrons. La détection des FRB s’est révélée ardue en raison de leur nature brève et de contraintes technologiques.

Les chercheurs ont maintenant cerné l’emplacement de l’un des 18 FRB à l’aide d’un réseau de télescopes et de technologies spéciales d’imagerie et de chronométrage. Le Boursier associé, Scott Ransom (National Radio Astronomy Observatory, NRAO), et la boursière de la Fondation R. Howard Webster, Victoria Kaspi (Université McGill), étaient membres de l’équipe scientifique qui a publié ces résultats dans Nature et des articles d’accompagnement dans The Astrophysical Journal Letters.

« Finalement, nous savons au moins que l’un des FRB provient d’une autre galaxie très éloignée », dit Ransom du siège du NRAO, à Charlottesville (Virginie).  

Auparavant, il était possible de remonter la trace des FRB dans une région du ciel, mais pas jusqu’à l’une des centaines, ni même des milliers de galaxies dans cette région. Afin de circonscrire les possibilités, les scientifiques ont eu recours au Very Large Array (VLA), un réseau de radiotélescopes multiantennes, pour produire des images haute définition du ciel. Ils se sont concentrés sur un FRB en particulier que le télescope plus sensible d’Arecibo avait précédemment détecté et qui était le seul FRB connu dont le signal s’était répété.

« Ce qui nous a vraiment étonnés avec le premier sursaut que nous avons observé à l’aide du VLA c’est qu’il était incroyablement brillant », se rappelle Ransom. « Après l’avoir observé pendant plusieurs mois, sa brillance a commencé à s’intensifier de façon considérable et souvent à l’automne. »

Le FRB dont l’origine a été cernée a mené à de nombreuses premières en astronomie. FRB121102 a été découvert le 2 novembre 2012 dans le cadre du Arecibo Pulsar ALFA survey. Il s’agissait du premier FRB à ne pas avoir été détecté par le radiotélescope Parkes (Australie), infirmant l’hypothèse que les sursauts précédents constituaient un hasard extraordinaire d’origine technologique ou environnementale. En 2016, la même équipe, y compris Ransom, Kaspi et la Boursière principale Ingrid Stairs (Université de la Colombie-Britannique), a détecté dix autres sursauts provenant de FRB121102. Ce sursaut devenait ainsi le premier sursaut radio rapide répétitif et cela venait pratiquement écarter la possibilité que le phénomène soit causé par un événement catastrophique, comme la création d’un trou noir. Les scientifiques croient maintenant qu’à la source de ces FRB se trouve probablement une faible étoile à neutrons, possiblement un magnétar hautement magnétique.

Après des années de recherche, Ransom est ravi de voir que FRB121102 n’est plus qualifié à tort d’objet étrange dans notre galaxie.

« Ce FRB était vu comme un point extrême, mais nous savons maintenant sans équivoque qu’il se trouve extrêmement loin et qu’il provient d’une autre galaxie », dit Ransom.

« Si ce FRB a été hissé au rang d’étalon de référence, on ne peut que se demander si on n’est pas passé à côté d’autres FRB. Peut-être sont-ils tous répétitifs et nous avons manqué de chance. »

Cette question fait l’objet de recherches actives de la part de Ransom et de nombreux autres astronomes.

« Il nous reste encore beaucoup à faire pour éclaircir le mystère des FRB, dit Kaspi. Mais d’avoir cerné la galaxie d’origine de ce FRB répétitif constitue une avancée considérable pour résoudre le casse-tête. »

L’expérience canadienne de cartographie de l’hydrogène (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment, CHIME) pourrait contribuer à trouver réponse aux questions en suspens, note-t-elle. Cette initiative canadienne, basée en Colombie-Britannique, compte un certain nombre de chercheurs de l’ICRA. Quoique le radiotélescope soit conçu pour étudier comment l’Univers a pris forme, CHIME est aussi un outil idéal pour la détection des FRB. Kaspi est la scientifique principale de l’initiative d’analyse des signaux radio transitoires par CHIME.

CHIME sera en exploitation au printemps et pourra alors mesurer quotidiennement plus de la moitié du ciel au fil de la rotation de la Terre. CHIME pourrait éventuellement détecter autant de FRB en une journée que ce que tous les autres télescopes ont détecté pendant une décennie.

« Une fois qu’on aura compris l’origine de ce phénomène, il pourrait constituer une nouvelle sonde précieuse de l’Univers », dit Kaspi.  

L’article « A direct localization of a fast radio burst and its host » a été publié dans Nature le 5 janvier 2017.

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