Des explosions mystérieuses et superpuissantes d’ondes radio autrefois vues seulement à l’extérieur de la galaxie ont pour la première fois été détectées dans le voie Lactée, trouvent de nouvelles études.
En outre, les scientifiques ont retracé ces explosions jusqu’à un type rare d’étoile morte connue sous le nom de magnétar, les aimants les plus puissants de l’univers, pour la première fois.
Rafales radio rapides, ou FRB, sont des impulsions intenses d’ondes radio qui peuvent libérer plus d’énergie en quelques millièmes de seconde que le soleil en près d’un siècle. Les scientifiques n’ont découvert les FRB qu’en 2007, et comme les sursauts sont si rapides, les astrophysiciens se posent encore de nombreuses questions sur eux et leurs sources.
Les scientifiques ont des dizaines de théories sur les causes des sursauts radio rapides, des collisions de trous noirs aux vaisseaux extraterrestres. De nombreuses théories suggèrent que les sursauts proviennent d’étoiles à neutrons, qui sont des cadavres d’étoiles mortes dans des explosions catastrophiques appelées supernovas. (Leur nom vient de la façon dont les forces gravitationnelles de ces restes stellaires sont suffisamment puissantes pour écraser des protons avec des électrons pour former des neutrons.)
Vidéo: Magnetar fait exploser des rafales radio rapides dans la Voie lactée?
Plus précisément, des recherches antérieures ont suggéré que des sursauts radio rapides pourraient exploser à partir d’un type rare d’étoile à neutrons connue sous le nom de magnétar. Les magnétars sont les aimants les plus puissants du cosmos – leurs champs magnétiques peuvent être jusqu’à environ 5 000 milliards de fois plus puissants que ceux de la Terre.
« Un magnétar est un type de étoile à neutrons dont les champs magnétiques sont si puissants, ils écrasent les atomes en formes de crayon », a déclaré Christopher Bochenek, astrophysicien au California Institute of Technology à Pasadena et auteur principal de l’une des nouvelles études, à Space.com.
Un flash dans la nuit
En environ 1 milliseconde, le magnétar émettait autant d’énergie en ondes radio que le soleil en 30 secondes.
Les scientifiques soupçonnaient que les magnétars pouvaient générer des sursauts radio rapides, car des travaux antérieurs avaient révélé que les magnétars pouvaient provoquer des éruptions géantes de rayons gamma et de rayons X. Ces éruptions géantes « ont une durée très courte, un pic dur qui dure des millisecondes, et c’est exactement la durée des FRB », Bing Zhang, astrophysicien à l’Université du Nevada, Las Vegas et co-auteur de l’une des nouvelles études, a dit Space.com. En tant que tels, les chercheurs avaient suggéré qu’ils pourraient également produire de courtes et puissantes sursauts d’ondes radio.
Dans les nouvelles études, les scientifiques ont rapporté que le 28 avril, deux radiotélescopes – le réseau de trois antennes radio STARE2 (Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2) en Californie et en Utah, et le radiotélescope canadien CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) en Okanagan Falls, Canada – a détecté une sursaut radio rapide baptisée FRB 200428.
« C’est le sursaut radio le plus lumineux jamais détecté dans notre propre galaxie », a déclaré à Space.com Daniele Michille, astrophysicien chez CHIME et coauteur de l’une des nouvelles études. En la fraction de seconde où cette rafale radio rapide a éclaté, elle était 3000 fois plus lumineuse que tout autre signal radio magnétar observé à ce jour, ont noté les chercheurs.
Les deux réseaux localisaient le FRB dans la même zone du ciel. « Cette rafale était si brillante qu’en théorie, si vous aviez un enregistrement des données brutes du récepteur 4G LTE de votre téléphone portable, qui détecte les ondes radio, et si vous saviez ce que vous cherchiez, vous auriez peut-être trouvé ce signal qui provenaient d’environ la moitié de la galaxie dans les données de votre téléphone portable », a déclaré Bochanek.
Les scientifiques ont identifié l’explosion d’un magnétar connu sous le nom de SGR 1935 + 2154, situé à environ 30000 années-lumière de la Terre vers le centre de la galaxie dans la constellation Vulpecula. Il s’agit du FRB connu le plus proche à ce jour.
« Nous avons pu déterminer que l’énergie de ce sursaut est comparable aux énergies des sursauts radio rapides extragalactiques », a ajouté Bochanek. « En environ 1 milliseconde, le magnétar a émis autant d’énergie en ondes radio que le soleil en 30 secondes. »
Dans l’ensemble, « nous avons pu déterminer que le taux de ces sursauts lumineux des magnétars est compatible avec le taux connu de sursauts radio rapides extragalactiques », a déclaré Bochenek. « Cette découverte montre donc que certains, et peut-être la plupart, les sursauts radio rapides d’autres galaxies proviennent également de magnétars. »
Un mystère de rafale radio rapide
Les astronomes dirigés par Zhang ont comparé les observations aux données recueillies par le télescope sphérique à ouverture de cinq cents mètres (FAST) en Chine et ont vu 29 sursauts gamma énergétiques de ce magnétar, mais aucun de ceux-ci ne coïncidait avec un FRB vu du magnétar. La déconnexion peut suggérer que les sursauts gamma des magnétars qui donnent lieu à des FRB sont très spéciaux d’une certaine manière, la plupart ne le faisant pas, a déclaré Zhang. Une autre possibilité est que tous les FRB générés par ces sursauts gamma soient émis dans des faisceaux étroits pointés loin de la Terre, a-t-il noté.
Zhang a noté qu’il existe deux types de sources de sursauts radio rapides: celles qui génèrent régulièrement des FRB et celles qui produisent moins souvent des FRB. Si les deux types de sources de sursaut radio rapide se trouvent parmi les magnétars, cela suggère que deux types de magnétars peuvent exister: l’un est le type de magnétar trouvé dans la Voie lactée, qui génère rarement des FRB, et l’autre est plus actif, et peut-être constitué de magnétars nouvellement nés à rotation rapide, a déclaré Zhang.
Les recherches futures sur les FRB peuvent identifier le mécanisme par lequel les magnétars ou d’autres corps possibles génèrent ces explosions, a déclaré Zhang.
Une possibilité implique le déplacement aléatoire d’électrons de haute énergie générant des ondes radio lorsqu’ils interagissent avec les champs magnétiques – les trous noirs supermassifs, les restes de supernova et les gaz chauds assis dans les galaxies génèrent souvent des ondes radio de cette façon. Une autre explication potentielle, favorisée par Zhang, concerne les électrons qui interagissent en masse avec les champs magnétiques, de la même manière que l’électronique sur Terre génère des ondes radio en dirigeant les électrons à travers un fil.
Bochenek, Michille, Zhang et leurs collègues ont détaillé leurs conclusions dans Trois études publié dans le numéro du 5 novembre de la revue Nature.
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