Les flashs cosmiques sont de toutes tailles –
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En étudiant le site d’une spectaculaire explosion stellaire observée en avril 2020, une équipe de scientifiques dirigée par Chalmers a utilisé quatre radiotélescopes européens pour confirmer que le casse-tête le plus passionnant de l’astronomie est sur le point d’être résolu. Des sursauts radio rapides, des signaux radio imprévisibles d’une milliseconde vus à d’énormes distances à travers l’univers, sont générés par des étoiles extrêmes appelées magnétars – et leur luminosité est étonnamment variée.
Depuis plus d’une décennie, le phénomène connu sous le nom de sursauts radio rapides a excité et mystifié les astronomes. Ces éclairs d’ondes radio extraordinairement brillants mais extrêmement brefs – d’une durée de quelques millisecondes seulement – atteignent la Terre depuis des galaxies à des milliards d’années-lumière.
En avril 2020, l’un des sursauts a été pour la première fois détecté à l’intérieur de notre galaxie, la Voie lactée, par les radiotélescopes CHIME et STARE2. La fusée éclairante inattendue a été attribuée à une source auparavant connue à seulement 25 000 années-lumière de la Terre dans la constellation de Vulpecula, le Renard, et des scientifiques du monde entier ont coordonné leurs efforts pour suivre la découverte.
En mai, une équipe de scientifiques dirigée par Franz Kirsten (Chalmers) a pointé vers la source quatre des meilleurs radiotélescopes d’Europe, connue sous le nom de SGR 1935 + 2154. Leurs résultats sont publiés aujourd’hui dans un article de la revue Astronomie de la nature.
“Nous ne savions pas à quoi nous attendre. Nos radiotélescopes n’avaient que rarement pu voir des sursauts radio rapides et cette source semblait faire quelque chose de complètement nouveau. Nous espérions être surpris!”, A déclaré Mark Snelders, membre de l’équipe de l’Institut Anton Pannekoek d’astronomie, Université d’Amsterdam.
Les radiotélescopes, une parabole chacun aux Pays-Bas et en Pologne et deux à l’Observatoire spatial d’Onsala en Suède, ont surveillé la source chaque nuit pendant plus de quatre semaines après la découverte du premier flash, soit un total de 522 heures d’observation.
Le soir du 24 mai, l’équipe a eu la surprise qu’elle recherchait. À 23h19 heure locale, le télescope Westerbork aux Pays-Bas, le seul du groupe en service, a capté un signal dramatique et inattendu: deux courtes rafales, chacune d’une milliseconde de long mais à 1,4 seconde d’intervalle.
Kenzie Nimmo, astronome à l’Institut Anton Pannekoek d’astronomie et d’ASTRON, est membre de l’équipe.
“Nous avons clairement vu deux rafales, extrêmement proches dans le temps. Comme le flash vu de la même source le 28 avril, cela ressemblait aux sursauts radio rapides que nous avions observés depuis l’univers lointain, mais plus faibles. Les deux sursauts que nous avons détectés le 24 mai étaient encore plus faibles que cela », a-t-elle déclaré.
Il s’agissait de nouvelles preuves solides reliant les sursauts radio rapides aux magnétars, ont pensé les scientifiques. Comme des sources plus éloignées de sursauts radio rapides, le SGR 1935 + 2154 semblait produire des rafales à des intervalles aléatoires et sur une vaste plage de luminosité.
“Les flashs les plus brillants de ce magnétar sont au moins dix millions de fois plus brillants que les plus faibles. Nous nous sommes demandés, cela pourrait-il également être vrai pour les sources de sursaut radio rapides en dehors de notre galaxie? Si oui, alors les magnétars de l’univers créent des faisceaux de radio vagues qui pourraient sillonner le cosmos tout le temps – et beaucoup d’entre elles pourraient être à la portée de télescopes de taille modeste comme le nôtre », a déclaré Jason Hessels (Anton Pannekoek Institute for Astronomy and ASTRON, Pays-Bas), membre de l’équipe.
Les étoiles à neutrons sont les minuscules restes extrêmement denses laissés lorsqu’une étoile éphémère de plus de huit fois la masse du Soleil explose en supernova. Depuis 50 ans, les astronomes étudient les pulsars, des étoiles à neutrons qui, avec une régularité semblable à une horloge, émettent des impulsions d’ondes radio et d’autres radiations. On pense que tous les pulsars ont des champs magnétiques puissants, mais les magnétars sont les aimants les plus puissants connus de l’univers, chacun avec un champ magnétique des centaines de billions de fois plus fort que celui du Soleil.
À l’avenir, l’équipe vise à maintenir les radiotélescopes surveillant le SGR 1935 + 2154 et d’autres magnétars à proximité, dans l’espoir de déterminer comment ces étoiles extrêmes font réellement leurs brèves explosions de rayonnement.
Les scientifiques ont présenté de nombreuses idées sur la vitesse de génération des sursauts radio. Franz Kirsten, astronome à l’Observatoire spatial d’Onsala, Chalmers, qui a dirigé le projet, s’attend à ce que le rythme rapide dans la compréhension de la physique derrière les sursauts radio rapides se poursuive.
“Les feux d’artifice de cet étonnant magnétar proche nous ont donné des indices passionnants sur la vitesse à laquelle les sursauts radio pourraient être générés. Les sursauts que nous avons détectés le 24 mai pourraient indiquer une perturbation dramatique dans la magnétosphère de l’étoile, près de sa surface. D’autres explications possibles, comme les ondes de choc plus éloignées du magnétar semblent moins probables, mais je serais ravi d’avoir tort. Quelles que soient les réponses, nous pouvons nous attendre à de nouvelles mesures et de nouvelles surprises dans les mois et les années à venir », a-t-il déclaré.
