Nous venons de découvrir un sursaut radio rapide à 3 milliards d’années-lumière

La Mémoire de recherche est un bref aperçu d’un travail universitaire intéressant.

La grande idée

Une rafale radio rapide récemment découverte a des propriétés uniques qui donnent simultanément aux astronomes des indices importants sur ce qui peut causer ces mystérieux phénomènes astronomiques tout en remettant en question l’une des rares choses que les scientifiques pensaient savoir sur ces puissantes éruptions, comme mes collègues et moi décrivons dans un nouvelle étude dans Nature le 8 juin 2022.

Les sursauts radio rapides, ou FRB, sont des impulsions extrêmement lumineuses d’ondes radio provenant de galaxies lointaines. Ils libèrent autant d’énergie en une milliseconde que le soleil fait plusieurs jours. Chercheurs ici à l’Université de Virginie-Occidentale a détecté le premier FRB en 2007. Au cours des 15 dernières années, les astronomes ont détecté environ 800 FRB, avec plus à découvrir chaque jour.

Lorsqu’un télescope capture un FRB, l’une des caractéristiques les plus importantes que les chercheurs examinent est ce qu’on appelle la dispersion. La dispersion est essentiellement une mesure de l’étendue d’un FRB lorsqu’il atteint la Terre.

Le plasma qui se trouve entre les étoiles et les galaxies ralentit toute la lumière, y compris les ondes radio, mais les basses fréquences ressentent cet effet plus fortement et ralentissent plus que les hautes fréquences. Les FRB contiennent une gamme de fréquences, de sorte que la lumière à haute fréquence de la rafale frappe la Terre avant les basses fréquences, provoquant la dispersion. Cela permet aux chercheurs de utiliser la dispersion pour estimer à quelle distance de la Terre un FRB est né. Plus un FRB est étendu, plus le signal doit avoir traversé de plasma, plus la source doit être éloignée.

Pourquoi est-ce important

Le nouveau FRB que mes collègues et moi avons découvert est nommé FRB190520. Nous l’avons trouvé en utilisant le Télescope sphérique à ouverture de cinq cents mètres en Chine. Une chose intéressante immédiatement apparente à propos de FRB190520 était qu’il est l’un des 24 seuls FRB à répétition et se répète beaucoup plus fréquemment que les autres – produisant 75 rafales sur une période de six mois en 2020.

Notre équipe a ensuite utilisé le Très grand tableau, un radiotélescope du Nouveau-Mexique, pour étudier plus avant ce FRB et localiser avec succès l’emplacement de sa source – une galaxie naine à environ 3 milliards d’années-lumière de la Terre. C’est alors que nous avons commencé à réaliser à quel point ce FRB est vraiment unique et important.

Tout d’abord, nous avons constaté que il y a un signal radio persistant, bien que beaucoup plus faible, émis par quelque chose du même endroit que FRB190520. Parmi les plus de 800 FRB découverts à ce jourun seul autre a un signal radio persistant similaire.

Deuxièmement, puisque nous avons pu déterminer que le FRB provenait d’une galaxie naine, nous avons pu déterminer exactement à quelle distance cette galaxie se trouve de la Terre. Mais ce résultat n’avait pas de sens. À notre grande surprise, l’estimation de distance que nous avons faite en utilisant la dispersion du FRB était de 30 milliards d’années-lumière de la Terre, une distance 10 fois plus grande que les 3 milliards d’années-lumière réelles de la galaxie.

Les astronomes ont seulement pu déterminer l’emplacement exact – et donc la distance de la Terre – de 19 autres sources FRB. Pour le reste des quelque 800 FRB connus, les astronomes doivent se fier uniquement à la dispersion pour estimer leur distance par rapport à la Terre. Pour les 19 autres FRB avec des emplacements connus, les distances estimées à partir de la dispersion sont très similaires aux distances réelles à leurs galaxies sources. Mais ce nouveau FRB montre que les estimations utilisant la dispersion peuvent parfois être incorrectes et rejettent de nombreuses hypothèses.

Ce qui n’est pas encore connu

Les astronomes dans ce nouveau champ je ne sais toujours pas ce qui produit exactement les FRBdonc chaque nouvelle découverte ou information est importante.

Notre nouvelle découverte soulève des questions spécifiques, notamment si les signaux radio persistants sont courants, quelles conditions les produisent et si le même phénomène qui produit les FRB est responsable de l’émission du signal radio persistant.

Et un énorme mystère est de savoir pourquoi la dispersion de FRB190520 était tellement plus grande qu’elle ne devrait l’être. Était-ce dû à quelque chose près du FRB ? Était-ce lié à la source radio persistante ? Cela a-t-il à voir avec la matière dans la galaxie d’où vient ce FRB ? Toutes ces questions sont sans réponse.

Et après

Mes collègues vont se concentrer sur l’étude de FRB190520 en utilisant une multitude de télescopes différents à travers le monde. En étudiant le FRB, sa galaxie et l’environnement spatial entourant sa source, nous espérons trouver des réponses à de nombreux mystères qu’il a révélés.

D’autres réponses viendront également d’autres découvertes FRB dans les années à venir. Plus les astronomes cataloguent de FRB, plus grandes sont leurs chances de découvrir des FRB aux propriétés intéressantes qui peuvent aider à compléter le puzzle de ces phénomènes astronomiques fascinants.

Cet article de Kshitij Aggarwalchercheur affilié en astronomie et astrophysique, Université de Virginie-Occidentaleest republié de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original.