Une binaire de naine blanche pourrait expliquer l’un des signaux récurrents les plus étranges de la radioastronomie

Une classe déroutante de signaux cosmiques pourrait enfin avoir une source crédible

Des astronomes utilisant l’Australian Square Kilometre Array Pathfinder, ou ASKAP, ont identifié un système stellaire binaire compact qui semble expliquer l’un des mystères persistants de la radioastronomie : les transitoires radio à longue période. Ces signaux, qui peuvent se répéter à des intervalles allant de quelques minutes à plusieurs heures, résistent depuis plus de deux décennies à une explication claire de leur origine.

Le système nouvellement identifié, ASKAP J1745−5051, se compose d’une naine blanche et d’une naine rouge de faible masse orbitant l’une autour de l’autre en un peu plus d’une heure. À mesure que la matière est arrachée à la compagne la plus grande et s’accrète sur la naine blanche, le système produit de puissantes rafales d’ondes radio et de rayons X selon un cycle qui se répète toutes les 1.4 heures. D’après le rapport, ce comportement correspond aux propriétés inhabituelles que les astronomes cherchent à expliquer chez les transitoires radio à longue période.

Pourquoi ces signaux ont été si difficiles à expliquer

Les transitoires radio à longue période diffèrent nettement des sursauts radio rapides mieux connus. Les sursauts radio rapides durent généralement de quelques millisecondes à quelques secondes. Les signaux à longue période peuvent durer de quelques minutes à plusieurs heures et se répéter selon des cycles réguliers. Ce profil temporel étrange les a rendus difficiles à intégrer dans les modèles de sources classiques.

Lorsque l’un de ces signaux a été détecté pour la première fois en 2005, l’une des principales explications était qu’ils provenaient d’étoiles à neutrons à rotation lente dotées de champs magnétiques extrêmement puissants, souvent regroupées conceptuellement avec les magnétars. Mais l’article source précise que les modèles astronomiques actuels suggèrent que de tels signaux n’émaneraient pas de systèmes de magnétars. Cela a laissé place à une autre idée : certains transitoires à longue période viendraient de systèmes binaires serrés impliquant une naine blanche.

Le nouveau résultat d’ASKAP renforce cette seconde interprétation. Au lieu de reposer uniquement sur des correspondances temporelles abstraites, les chercheurs ont désormais trouvé un système réel dont le comportement semble rendre compte des caractéristiques observationnelles définissant cette classe.

Le système au cœur de la découverte

ASKAP J1745−5051 est décrit comme une binaire composée d’une naine blanche et d’une étoile naine rouge d’environ 0.10 masse solaire. Les deux astres orbitent l’un autour de l’autre avec une période d’un peu plus d’une heure. Dans un système aussi serré, la matière arrachée à la naine rouge s’enroule en spirale vers la naine blanche dense. Ce processus d’accrétion peut alimenter à la fois l’émission radio et l’émission de rayons X.

Le cycle répétitif de 1.4 heure est particulièrement important car il offre une horloge naturelle. Pour les astronomes, la périodicité est souvent le pont entre un signal étrange et un mécanisme physique. Ici, le cycle relie les sursauts radio à une interaction orbitale compacte plutôt qu’à un événement explosif ponctuel.

Le rapport indique aussi qu’ASKAP J1745−5051 n’est que la deuxième source à longue période connue à émettre régulièrement des rayons X. Cela en fait plus qu’une simple curiosité isolée. Elle fournit aux chercheurs un autre point de données reliant le comportement radio à l’émission de haute énergie dans ces systèmes.

Une découverte menée par une étudiante aux conséquences plus larges

Le travail a été dirigé par Kovi Rose, doctorante à l’Université de Sydney et au CSIRO, avec des collaborateurs de l’Observatoire SKA, de l’Australia Telescope National Facility et de plusieurs autres institutions. La découverte est remarquable non seulement parce qu’elle identifie un moteur candidat pour une classe de signaux encore mal comprise, mais aussi parce qu’elle transforme cette classe en un laboratoire physique plus utile.

L’article source décrit le système comme permettant l’étude de la physique extrême. Ce n’est pas exagéré. Les binaires serrées impliquant l’accrétion sur des objets compacts offrent un moyen d’observer le comportement de la matière dans des environnements gravitationnels et magnétiques intenses. Une fois reliés à un motif radio répétitif et mesurable, ces systèmes deviennent particulièrement précieux comme cas tests.

Pourquoi cela compte pour la radioastronomie

L’importance du résultat tient à la manière dont il réduit l’incertitude. Les transitoires radio à longue période n’étaient pas seulement inexpliqués, ils étaient aussi difficiles à classer. Le nouveau système ne prouve pas nécessairement que tous ces signaux proviennent d’une binaire de naine blanche en accrétion, mais il fournit ce que la source décrit comme la preuve la plus claire à ce jour de l’origine de cette classe inhabituelle.

Ce changement compte pour la stratégie d’observation. Si les astronomes disposent désormais d’un modèle physique plus solide, ils peuvent rechercher dans les archives et les futurs relevés des schémas similaires de temporalité, de polarisation et de rayons X. Ils peuvent aussi affiner les modèles de formation de ces binaires, de leur durée de visibilité et de leur fréquence d’apparition dans la Voie lactée.

Du mystère au cadre

En astronomie, de nombreuses découvertes commencent par un signal qui semble incorrect pour toutes les catégories existantes. Les transitoires radio à longue période ont suivi ce schéma pendant des années. Ils étaient trop lents pour une classe d’explication, trop structurés pour une autre et trop rares pour être cartographiés facilement.

ASKAP J1745−5051 semble changer cela. En reliant un transitoire radio répétitif à une naine blanche arrachant de la matière à une compagne naine rouge, les astronomes disposent maintenant d’une source qui reproduit le comportement clé des signaux mystérieux et fournit un mécanisme physique plausible pour les expliquer. Cela ne clôt pas le dossier pour tous les transitoires à longue période dans le ciel. Mais cela fait passer le domaine de la spéculation à un cadre de travail, ce qui est souvent le véritable tournant en science.

Cet article est basé sur un reportage de Universe Today. Lire l’article original.