Les astronomes localisent enfin le sursaut radio rapide le plus brillant à sa source

Un éclair de l'univers lointain

Les sursauts radio rapides sont parmi les plus captivants mystères de l'astronomie : des impulsions durant quelques millisecondes d'ondes radio intenses provenant de l'espace lointain, libérant plus d'énergie en une fraction de seconde que le Soleil n'en émet en jours. Depuis leur découverte en 2007, des centaines de sursauts radio rapides ont été catalogués, mais leurs origines restaient profondément énigmatiques. Désormais, les astronomes ont réalisé une percée significative, en retraçant avec succès le sursaut radio rapide le plus brillant jamais détecté jusqu'à sa galaxie source.

Le sursaut en question, désigné FRB 20220912A dans le catalogue astronomique, a été initialement détecté par le radiotélescope CHIME en Colombie-Britannique, Canada, alors qu'il balayait le ciel nord lors d'un relevé de routine. Son intensité de signal était exceptionnelle — environ dix fois plus énergique que le sursaut radio rapide suivant le plus brillant sur disque — et a déclenché une campagne immédiate d'observations de suivi à l'aide de multiples télescopes dans le monde. La mesure de position précise, réalisée par interférométrie à très longue ligne de base, a maintenant localisé le sursaut dans une région spécifique d'une galaxie située à environ 3,6 milliards d'années-lumière de la Terre.

Ce que nous dit la galaxie hôte

La galaxie hôte est une galaxie géante formant des étoiles — le type d'environnement où l'évolution stellaire progresse rapidement, produisant de grands nombres d'étoiles massives qui terminent leur vie en tant que supernovae, étoiles à neutrons et trous noirs de masse stellaire. Cette population d'objets compacts est supposée être associée à la production de sursauts radio rapides, et les caractéristiques de la galaxie hôte correspondent au profil que les théoriciens avaient prédit serait un terrain fertile pour ces événements.

L'explication théorique dominante pour la plupart des sursauts radio rapides est qu'ils sont produits par des magnétars — une classe particulière d'étoile à neutrons avec des champs magnétiques des milliers de milliards de fois plus forts que celui de la Terre. Les magnétars peuvent subir des tremblements d'étoiles ou des événements de reconnexion magnétique qui libèrent d'énormes quantités d'énergie en quelques millisecondes. La détection en 2020 d'un sursaut radio rapide provenant d'un magnétar connu au sein de notre propre Voie lactée a été une confirmation majeure de cette hypothèse.

La localisation de FRB 20220912A dans une galaxie géante formant des étoiles est cohérente avec l'hypothèse des magnétars mais n'exclut pas définitivement les explications alternatives. Certains chercheurs ont proposé que les sursauts radio rapides hautement énergétiques pourraient provenir de collisions entre objets compacts — des événements qui se produisent également de manière préférentielle dans les régions de formation stellaire active.

Les sursauts radio rapides comme outils cosmiques

Au-delà de leur intérêt intrinsèque en tant que phénomènes astrophysiques exotiques, les sursauts radio rapides sont devenus des instruments scientifiques précieux. Lorsque les signaux radio se propagent à travers des milliards d'années-lumière d'espace intergalactique, ils sont dispersés par les électrons du milieu intergalactique diffus. En mesurant cette dispersion, les astronomes peuvent sonder la densité et la distribution de la matière entre la source du sursaut et la Terre, utilisant essentiellement les sursauts radio rapides comme sondes rétroéclairées de la structure cosmique.

Le FRB 20220912A extrêmement brillant fournit une sonde inhabituellement puissante de ce type. Son rapport signal-bruit élevé permet des mesures détaillées du milieu intergalactique le long d'une ligne de visée particulière qui, combinée à la distance source désormais connue, peut contraindre les modèles de la façon dont la matière est distribuée à travers le cosmos aux plus grandes échelles.

La route vers la compréhension complète

Malgré les progrès, la physique fondamentale de la production des sursauts radio rapides reste mal comprise. Pourquoi certains sursauts radio rapides se répètent-ils et d'autres ne semblent-ils se produire qu'une seule fois ? Qu'est-ce qui détermine l'énorme gamme d'énergies observées ? Les observatoires radio de nouvelle génération, notamment le Square Kilometre Array partiellement opérationnel en Afrique du Sud et en Australie, détecteront les sursauts radio rapides des ordres de grandeur plus fréquemment que les instruments actuels et fourniront automatiquement des localisations infraseconde. Le domaine qui est passé de zéro exemples connus à des centaines en moins de deux décennies s'apprête à une autre expansion exponentielle — et avec elle, une compréhension plus profonde de certains des événements les plus violents de l'univers.

Cet article est basé sur un reportage de New Scientist. Lire l'article original.