Vue d'artiste de sursauts radio rapides ou FRB (Fast radio bursts) atteignant la Terre. © Jingchuan Yu, Beijing Planetarium

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Un sursaut radio rapide répétitif venu de l'espace a été détecté par le radiotélescope Chime

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Les sursauts radio rapides, ces courtes bouffées d'ondes radio très énergétiques, sont déjà mystérieuses en soi. Elles sont encore plus déroutantes quand elles se répètent. Des astronomes viennent d'annoncer la découverte de FRB 180814.J0422+73, un sursaut radio rapide récurrent, le deuxième de l'Histoire. Douze signaux ponctuels ont également été détectés. Pas mal pour un début : le radiotélescope Chime, qui a enregistré ces sursauts, se montre indubitablement à la hauteur de toutes les attentes !

La chasse aux sursauts radio rapides, des flashs cosmiques dont l'origine reste toujours aussi mystérieuse, porte ses fruits. Des astronomes ont annoncé avoir détecté 13 nouveaux signaux, dont un qui se répète, à l'aide du radiotélescope Chime (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment). Ce n'est que le deuxième sursaut radio rapide récurrent jamais enregistré, depuis la découverte de FRB 121102 par le radiotélescope d'Arecibo il y a quelques années.

Les sursauts radio rapides ou FRB (Fast radio bursts) sont de courtes impulsions d'ondes radio, très énergétiques mais aussi très brèves : ils ne durent que quelques millisecondes. Depuis que leur existence a été mise en évidence en 2007, une soixantaine de sursauts ont été détectés, tous ponctuels. Ces phénomènes semblent trouver leur origine loin de la Voie lactée et ils émettent en une milliseconde autant d'énergie que le Soleil en 10.000 ans. Leur nature, quant à elle, demeure une énigme.

Illustration de sursauts radio rapides détectés dans la voûte céleste. © NRAO

Des origines encore ignorées

La plupart des théories sur leur origine évoquent des évènements cataclysmiques se soldant par la destruction de leur source comme l'explosion d'une étoile donnant une supernova, une fusion d'étoiles à neutrons... Il a également été suggéré que ces signaux soient émis par des civilisations extraterrestres avancées, mais ceci est une autre histoire. Ces théories ont commencé à vaciller quand, en 2015 une succession de sursauts radio rapides ayant la même origine (FRB 121102) a été enregistrée par le puissant radiotélescope d'Arecibo, situé sur l'île de Porto Rico - notons que FRB 121102 a été observé pour la première fois en 2012 et que d'autres occurrences ont été détectées quelques années plus tard.

Les astronomes enfoncent aujourd'hui le clou en annonçant la détection d'un nouveau signal qui se  répète. Appelé FRB 180814.J0422+73, le sursaut radio rapide semble prendre son origine à environ 1,5 milliard d'années-lumière de la Terre. La source pourrait être « un amas dense, comme un reste de supernova, ou encore un point situé près du trou noir central d'une galaxie », explique Cherry Ng, de l'université de Toronto, un des astronomes impliqués dans cette découverte.

Une vue de nuit de Chime, le nouveau radiotélescope canadien. © Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (Chime)

1.000 sursauts radio de plus à la fin de l'année ?

La détection de FRB 180814.J0422+73 et des douze autres FRB ponctuels, qui fait l'objet de deux études publiées dans la prestigieuse revue Nature (ici et ici), constitue un des premiers résultats du radiotélescope Chime, situé en Colombie-Britannique au Canada et inauguré fin 2017 (voir aussi l'article plus bas). Les signaux ont été détectés en seulement trois semaines d'observation entre juillet et août 2018, alors que le télescope ne fonctionnait pas encore à plein régime. En tout, ont été enregistrées six répétitions provenant de la source FRB 180814.J0422+73, qui a été étudiée un peu plus longtemps que les FRB ponctuels, jusqu'en octobre.

Pour les cinquante scientifiques de la collaboration canadienne à l'origine de cette détection, cette deuxième succession de sursauts radio rapides permet de penser qu'il pourrait en exister d'autres. « Avec la cartographie quotidienne de l'hémisphère nord par Chime, nous allons sûrement trouver d'autres successions de sursauts au fil du temps », se réjouit dans un communiqué Ingrid Stairs, de l'université de Colombie-Britannique.

« À la fin de l'année, nous aurons peut-être trouvé 1.000 sursauts de plus », a ajouté Deborah Good, de la même université. Après tout, les astronomes estiment qu'il pourrait se produire jusqu'à 10.000 FRB par jour et s'attendent à ce que Chime soit capable d'en détecter entre 2 et 50 quotidiennement (voire article ci-dessous).

Multiplier les observations de ces signaux permettra de mettre le doigt sur la nature de leur source. « Il n'est pas encore clair si les sources qui génèrent des FRB répétitifs sont différentes de celles qui ne semblent en générer qu'un seul. Il est possible que ce que nous pensons être aujourd'hui des FRB ponctuels ne se répètent que très rarement mais qu'ils proviennent du même type de sources », avance Shriharsh Tendulkar, de l'université McGill à Montréal, coauteur de l'étude.

Si l'origine de ces flashs d'ondes radioélectriques reste encore mal connue, pour le chercheur, il est « extrêmement improbable » qu'elles soient émises par des civilisations extraterrestres. Même s'il reconnaît que, « en tant que scientifique, il ne peut pas l'exclure à 100 % ».

  • Les sursauts radio rapides (Fast radio bursts ou FRB en anglais) sont des bouffées brèves de quelques millisecondes qui se produisent en dehors de la Voie lactée et dont la puissance et les caractéristiques défient des explications simples en termes de phénomènes astrophysiques connus.
  • Le radiotélescope canadien Chime a détecté 13 nouveaux sursauts radio rapides, dont 12 sont ponctuels et un répétitif. FRB 180814.J0422+73 n'est que le deuxième sursaut radio répétitif jamais enregistré.
Pour en savoir plus

Sursauts radio rapides : le radiotélescope Chime pourrait les décrypter

Article de Laurent Sacco, publié le 10/08/2018

Les sursauts radio rapides sont mystérieux. Ils pourraient tout aussi bien avoir une explication dans le cadre de l'astrophysique connue qu'ouvrir une nouvelle ère en physique théorique, voire en exobiologie. Un nouveau radiotélescope canadien, nommé Chime, devrait détecter beaucoup de ces sursauts radio rapides et il a commencé à le faire. Réussira-t-il à les décrypter ?

Chaque fois qu'une nouvelle fenêtre observationnelle s'est ouverte en astronomie, elle a conduit à faire des bonds majeurs dans notre connaissance du cosmos observable. Nous en avons deux exemples récents :

Or, l'année dernière fut marquée par l'inauguration d'un nouveau radiotélescope d'envergure appelé « Expérience canadienne de cartographie de l'intensité de l'hydrogène », ou, en anglais, Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment, et donc, en abrégé, Chime. C'est très précisément un radiotélescope interféromètre situé à l'Observatoire fédéral de radioastrophysique, en Colombie-Britannique, au Canada.

Chime a plusieurs objectifs. Le premier, et le plus important sans doute, est de cartographier les masses d'hydrogène neutre à l'échelle au minimum intergalactique via la fameuse raie à 21 cm, une raie spectrale émise par cet atome et qui avait déjà permis de révéler la structure de notre Voie lactée. Le radiotélescope devrait nous permettre d'obtenir une carte de la distribution de cet hydrogène sur toute la sphère céleste, mais aussi dans le passé de l'univers, alors que celui-ci avait entre 2,5 et 7 milliards d'années.

Or, c'est précisément vers la fin de cette période que les effets de l'énergie noire, ou, plus prosaïquement, que les effets de l'accélération de l'expansion du cosmos observable, ont commencé à se faire sentir. Enfin, les masses d'hydrogène doivent également garder les traces des fameuses oscillations acoustiques baryoniques (BAO), déjà observées avec les distributions de galaxies. Les études menées avec Chime pourraient donc nous apporter des connaissances précieuses sur la nature de l'énergie noire ainsi que sur la cosmologie primordiale.

Une vidéo de présentation du radiotélescope Chime. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais apparaissent alors. Cliquez ensuite sur la roue dentée à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © McGill University

Chime devrait détecter 2 à 50 FRB par jour

La raie à 21 cm est aussi une raie à une fréquence de 1.420 mégahertz (MHz), mais comme elle est décalée vers le rouge par l'expansion de l'univers, elle tombe, pour nous, sur Terre, aujourd'hui, dans une bande de 400 à 800 MHz. Il se trouve que cette bande permet aussi d'étudier une autre énigme du cosmos : les sursauts radio rapides (Fast Radio Bursts, ou FRB en anglais).

Rappelons que les sursauts radio rapides sont de brèves bouffées d'ondes radio (quelques millisecondes) découvertes en 2007 grâce à de nouvelles analyses d'archives de données collectées par le radiotélescope de Parkes, en Australie. Au début, les FRB n'ont pas été pris au sérieux et leur distance était inconnue. Nous savons maintenant qu'il ne s'agit pas de signaux parasites et qu'ils sont extragalactiques. Cela implique que la puissance dégagée par un phénomène aussi court doit être énorme pour être repérable d'aussi loin. Nous en connaissons quelques dizaines, actuellement répartis sur la voûte céleste, et un qui se répète, observé pour la première fois en 2012, d'où sa dénomination « FRB 121102 ».

Statistiquement, il devrait s'en produire un millier par jour environ sur toute la voûte céleste pour un observateur sur Terre. C'est heureux, parce que nous ne savons toujours pas quelle est l'origine de ce phénomène, bien que des explications aient été avancées, comme celle d'explosions d'étoiles de Planck (des étoiles à neutrons proches d'un trou noir supermassif), voire carrément des civilisations extraterrestres avancées.

Avec sa grande surface collectrice, son énorme champ de vision et sa large bande passante, Chime devrait permettre, selon les estimations des radioastronomes, de détecter 2 à 50 FRB par jour. Il devrait aussi donner immédiatement l'alerte en cas de corrélation possible avec un autre phénomène astrophysique notable, par exemple une supernova.

Des chercheurs viennent d'annoncer dans The Astronomer's Telegram la détection par Chime du FRB avec la fréquence la plus basse connue jusqu'à présent, à savoir 580 mégahertz. Mais FRB 180725A, c'est son nom, n'est pas le premier observé par Chime depuis sa mise en service l'année dernière. Les progrès en direction d'une résolution de l'énigme des FRB pourraient être rapides et les conséquences spectaculaires : imaginons par exemple qu'il s'agisse bien d'étoiles de Planck !

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