Ces 25 sursauts radio rapides qui se répètent intriguent les astronomes

Ils sont parmi les objets les plus mystérieux de l'Univers. Les sursauts radio rapides (FRB pour Fast Radio Burst en anglais) dégagent en quelques millisecondes une énergieénergie équivalente à celle produite par le Soleil en trois jours. Et on ne sait pas d'où ils viennent. Une hypothèse est qu'ils proviendraient de magnétars, des étoiles à neutronsétoiles à neutrons avec un champ magnétique particulièrement intense. Mais la découverte de sursauts radio dans des zones pauvres en étoiles contredit cette idée. Au total, on en dénombre plus de 1 000 dévoilés par le radiotélescoperadiotélescope Chime (Hydrogen Intensity Mapping Experiment), initialement conçu pour calculer la vitessevitesse d'expansion de l'Univers via la cartographie de l'hydrogènehydrogène.

Équipé pour couvrir une gamme de fréquencesfréquences allant de 400 à 800 MHz, il exécute une deuxième mission en parallèle : celle de caractériser les sursauts radio rapides et de remonter jusqu'à leur source. Or, parmi les différents sursauts, on en trouve qui sont récurrents, voire périodiques. C'est sur ces signaux que s'est penchée une publication disponible sur arXiv et pour laquelle la collaboration Chime/FRB a participé en tant que première auteure. En 2021, elle publiait un rapport identifiant 18 nouvelles sources répétitives.

Inauguré en 2017, le radiotélescope Chime est constitué de quatre instruments semi-cylindriques de 100 m x 20 m, comptabilisant 1 024 récepteurs radiosensibles entre 400 MHz et 800 MHz. © Andre Renard, Dunlap Institute, Chime

25 nouvelles sources radio répétitives identifiées

Jusqu'à présent, seuls 19 sursauts se répétant ont été détectés, dont un seul périodique avéré, FRB 180916, qui se produit tous les 16,35 jours. Cette fois, l'équipe a utilisé un nouvel algorithme permettant de chercher dans tous les signaux repérés entre 2019 et 2021 ceux ayant la même mesure de dispersion. Ce paramètre correspond à l'écart de réceptionréception entre les différentes fréquences du signal. 

« Nous pouvons mesurer la position du ciel et la dispersion du sursaut radio rapide jusqu'à une certaine précision qui dépend de la conception du télescope utilisé, a déclaré Ziggy Pleunis dans Universe Today, coauteur de l'étude. L'algorithme de clustering prend en compte toutes les rafales radio rapides que le télescope Chime a détectées et recherche des groupes de FRB qui ont des positions cohérentes dans le ciel et des mesures de dispersion similaires. Nous effectuons ensuite diverses vérifications pour nous assurer que les rafales d'un groupe arrivent vraiment de la même source. »

Au total, ils ont dénombré 25 nouvelles sources s'étant répétées au moins une fois. Représentant une fraction entre 2,6 % et 2,9 % de sursauts répétitifs parmi tous ceux détectés. Ils n'excluent de plus pas la possibilité que certaines sources « uniques » reviennent dans les mois ou années à venir. « Cette grande première est le résultat du grand champ de vision de Chime, de sa haute sensibilité et de l'étude quotidienne d'une grande zone de ciel », s'enthousiasment les chercheurs dans l'étude.

Vingt-cinq signaux répétitifs ont été identifiés à l'aide d'un nouvel algorithme. © Joeri van Leeuwen, Astron

Des différences dans les propriétés des sursauts radio rapides

Pour distinguer les sursauts répétitifs des autres, l'équipe a ainsi tenté de caractériser au maximum chaque signal. Ils ont ainsi noté qu'en moyenne, la mesure de dispersion des signaux répétiteurs était inférieure à celle des signaux uniques. De plus, comme décrit leur conclusion, « les sursauts qui se répètent sont observés comme étant plus longs en duréedurée, et avec une bande passantebande passante plus étroite que pour les sursauts provenant de sources non répétitives ».

Reste à savoir si ces différences proviennent directement de la source, ou bien si elles sont causées par des effets de propagation dans des environnements distincts. Pour le comprendre, « des études détaillées de synthèse de population qui tiennent compte des nombreux biais observationnels et instrumentaux seront nécessaires pour démêler ces effets », conclut l'étude. Finalement, le problème reste le même : l'origine mystérieuse des sursauts radio rapides.