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

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Sursauts radio rapides : le radiotélescope Chime pourrait les décrypter

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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 !

  • 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.
  • De telles explications ont été avancées mais elles restent problématiques, ce qui laisse la porte ouverte à des hypothèses exotiques comme celle des étoiles de Planck et celle des extraterrestres.
  • Le radiotélescope canadien Chime étudie l'hydrogène intergalactique d'il y a des milliards d'années, via la fameuse raie à 21 cm, dans l'espoir d'en apprendre plus sur l'énergie noire. Il est également bien adapté à la détection et l'étude des sursauts radio rapides ; il pourrait donc nous aider à résoudre leur énigme.
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