L'énigme des sursauts radio rapides - Actualités spatiales

L’énigme des sursauts radio rapides

Les sursauts radio rapides (Fast Radio Bursts, ou FRB en anglais) sont des phénomènes encore mystérieux révélés par la radioastronomie et derrière lesquels se cachent peut-être des astres exotiques inconnus relevant peut-être d’une nouvelle physique. Les astrophysiciens ont donc entrepris de les chasser et aujourd’hui le radiotélescope canadien Chime en a déjà détecté plus de 530.

Il y a environ 50 ans, l’essor de la radioastronomie, de l’astronomie gamma et de celle des rayons X permettait respectivement la découverte des pulsars, des sursauts gamma et enfin des disques d’accrétion autour des trous noirs stellaires dans des systèmes binaires. En 2007, ce fut encore au tour de la radioastronomie de faire la découverte d’un phénomène étonnant et qui, à ce jour, reste encore l’une des énigmes du cosmos observable : les sursauts radio rapides (Fast Radio Bursts, ou FRB en anglais).

Une vidéo de présentation du radiotélescope Chime. © McGill University

Encore appelés « sursauts Lorimer », du nom de leur découvreur, les FRB sont des signaux transitoires où l’équivalent de toute l’énergie rayonnée par le Soleil dans le visible pendant une année semble libéré en quelques millisecondes tout au plus dans le domaine radio. Lors de leur découverte grâce à de nouvelles analyses d’archives de données collectées par le radiotélescope de Parkes, en Australie, il n’était pas encore clair de savoir s’il s’agissait de quelque chose de nouveau ou seulement de signaux parasites. Cette hypothèse fut finalement réfutée et les premières estimations fiables des distances des sources des FRB en faisaient clairement des phénomènes extragalactiques, ce qui impliquait donc que l’énergie dégagée en un temps aussi court devait être énorme pour être repérable d’aussi loin.

La possibilité de faire la découverte de nouveaux astres exotiques a bien sûr motivé les astrophysiciens pour faire la lumière sur la nature des objets et de la physique derrière les FRB, ce qui impliquait d’en détecter de nombreux, notamment pour trouver des cas de corrélation possible avec un autre phénomène astrophysique notable, une supernova par exemple.

Plus de 9.000 FRB par jour ?

Or, en 2018, il y a eu l’inauguration d’un nouveau radiotélescope d’envergure à l’Observatoire fédéral de radioastrophysique, en Colombie-Britannique, au Canada. Appelé « Expérience canadienne de cartographie de l’intensité de l’hydrogène », ou, en anglais, Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment, et donc, en abrégé, Chime, il 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 en trois dimensions de la densité d’hydrogène, qui sera utilisée à son tour pour mesurer l’évolution de l’expansion de l’Univers, alors que celui-ci avait entre 2,5 et 7 milliards d’années.

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 les sursauts radio rapides justement et aujourd’hui les astrophysiciens utilisant Chime font savoir qu’ils ont détecté déjà en une année 533 nouveaux FRB. Environ 140 étaient connus auparavant, ce qui veut donc dire que la population détectée de ces événements a été multipliée par presque quatre et ce n’est qu’un début.

D’ores et déjà il se confirme que les FRB sont bien distribués de façon aléatoire et uniforme sur la voûte céleste, ce qui confirme bien que ceux détectés à ce jour sont extragalactiques. Dans le cas contraire, ils seraient rassemblés essentiellement dans le plan galactique sur cette voûte.

On constate également qu’il existe bien deux classes de FRB, ceux qui ne semblent pas se répéter, les plus nombreux, et ceux qui se répètent, dont Chime a débusqué 18 d’entre eux. Ces derniers se distinguent aussi par le fait qu’ils durent légèrement plus longtemps et ont un spectre plus étroit de fréquence.

Au final, il apparaît qu’avec un instrument comme Chime, au moins 9.000 FRB seraient détectables par jour en couvrant complètement la voûte céleste.

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