L'un des phénomènes cosmiques les plus mystérieux est celui des sursauts radio rapides. Ce sont des signaux radio courts, d'une durée de plusieurs millisecondes, de nature inconnue, résultant de la libération d'une énorme quantité d'énergie. Plus d'une décennie s'est écoulée depuis leur découverte, mais les astrophysiciens tentent toujours de comprendre les mécanismes de leur apparition. Les chercheurs citent des étoiles à neutrons, des trous noirs et même des émetteurs de civilisations extraterrestres comme sources possibles.
Signaux mystérieux
Avec les sursauts radio rapides, autant d'énergie est libérée en millisecondes que le Soleil en a émis pendant plusieurs dizaines de milliers d'années. L'hypothèse principale est qu'ils sont causés par des événements catastrophiques, tels que la fusion de deux étoiles à neutrons, un éclair de l'évaporation d'un trou noir ou la transformation d'un pulsar en trou noir. Pendant longtemps, on pensait que les sursauts radio ne pouvaient se produire qu'une seule fois, mais en 2015, il a été découvert que le sursaut radio rapide FRB 121102 précédemment enregistré était répété de manière non périodique.
Le FRB 121102 est situé dans une galaxie naine à trois milliards d'années-lumière de la Terre et est resté la seule source connue de sursauts radio récurrents pendant plusieurs années, malgré des recherches minutieuses. Cependant, en janvier 2019, un article de scientifiques de la collaboration canadienne CHIME est paru dans la revue Nature, dans lequel il est rapporté que des signaux provenant d'une autre source ont été réenregistrés - 180814. J0422 + 73. Le radiotélescope interférométrique CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) a détecté six sursauts radio rapides provenant d'une galaxie éloignée de 1,3 milliard d'années-lumière.
Les signaux dans leur structure de fréquence et leurs caractéristiques spectrales ressemblaient aux signaux de FRB 121102, ce qui indique un mécanisme similaire de leur formation et la même nature de la source. La découverte indique l'existence d'un type distinct de sursauts radio rapides, dont la cause ne peut pas être des événements catastrophiques précisément en raison de leur récurrence.
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Galaxie silencieuse
En août 2019, une équipe internationale de scientifiques a identifié pour la première fois la source d'un seul sursaut radio rapide FRB 180924, qui provenait d'une galaxie éloignée de quatre milliards d'années-lumière.
À l'aide de l'interféromètre radio ASKAP, situé en Australie, les astronomes ont déterminé l'emplacement de la source FRB, puis en ont calculé la distance, en analysant les données des télescopes optiques au sol Gemini, Keck et VLT. Il s'est avéré que la fusée radioélectrique s'est produite dans une galaxie massive de la taille de la Voie lactée, à 13 mille années-lumière de son centre. Un trait caractéristique de la galaxie est l'absence de processus pour la naissance de nouvelles étoiles.
Cela contraste avec le signal répétitif FRB 121102, qui est situé dans la région de formation d'étoile active. Ainsi, les sursauts radio rapides simples et répétés devraient avoir des origines différentes. Dans le cas du FRB 121102, le signal radio semblait passer à travers un puissant champ magnétique autour d'un magnétar - un type spécial d'étoile à neutrons.
Bientôt, des astronomes du California Institute of Technology aux États-Unis ont rapporté la découverte d'un autre sursaut radio rapide FRB 190523, qui s'est également produit dans un environnement relativement calme - dans une galaxie analogue à la Voie lactée et distante de 7,9 milliards d'années-lumière de la Terre.
Ces deux découvertes réfutent le fait que les sursauts radio rapides ne peuvent se produire que dans les jeunes galaxies naines qui contiennent un grand nombre de magnétars.
Interféromètre radio ASKAP.
Huit jumeaux
En août 2019, un article de la collaboration canadienne CHIME est paru dans le référentiel de pré-impression arXiv.org, qui rapporte la détection de huit signaux radio répétitifs. Deux sources de signaux radio - FRB 180916 et FRB 181119 - ont clignoté plus de deux fois (dix et trois fois, respectivement), les autres n'ont envoyé des signaux radio répétés qu'une seule fois, la plus longue pause entre l'enregistrement des ondes radio étant de 20 heures. Selon les chercheurs, cela peut indiquer que de nombreux FRB sont en fait répétitifs, mais certains sont plus actifs que d'autres.
La plupart des huit nouvelles salves radio rapides ont montré une diminution de la fréquence du signal à chaque salve répétée, ce qui peut être la clé pour comprendre le mécanisme qui produit ces phénomènes. De plus, FRB 180916 a les taux de dispersion de signal les plus bas, indiquant la proximité relative de la source avec la Terre. Cela pourrait également aider à déterminer la nature du sursaut radio, ont conclu les chercheurs.
Étoiles de l'enfer
À la fin de l'été 2019, des scientifiques du Centre national de radioastrophysique en Inde ont rapporté que les magnétars sont toujours l'une des sources les plus probables de sursauts radio rapides (du moins répétitifs).
Le magnétar anormal XTE J1810-197 a été observé avec le radiotélescope géant Metrewave. Des impulsions en millisecondes d'émission radio ont été enregistrées, ressemblant à des éclairs de répétition de FRB 180814. J0422 + 73.
Télescope radio géant Metrewave.
Ce magnétar est situé à 10 mille années-lumière de la Terre. Il a été découvert en 2003 et a progressivement cessé d'émettre des émissions radio en 2008. Cependant, en 2018, une nouvelle épidémie est survenue, qui a également commencé à s'estomper progressivement. Il est intéressant de noter que les magnétars n'émettent généralement pas d'émission radio, et XTE J1810-197 a été la première source d'émission radio de ce type. La rareté de cet objet, ainsi que des sursauts radio répétitifs, a conduit les scientifiques à croire que les deux phénomènes peuvent être liés l'un à l'autre.
Trou bruyant
En septembre 2019, des astronomes chinois ont rapporté avoir détecté de nouvelles sursauts radio répétitifs rapides (FRB) du FRB 121102. Les signaux ont été détectés avec un radiotélescope FAST de 500 mètres avec un récepteur à 19 faisceaux dans la province du Guizhou. De fin août à septembre, plus de 100 pics ont été enregistrés, ce qui est un nombre record parmi tous les FRB enregistrés.
À ce moment-là, les scientifiques ont commencé à supposer que FRB 121102 est un trou noir supermassif qui dépasse la masse du Soleil de 10 à 100 millions de fois et génère un champ magnétique puissant, et la source directe des éruptions pourrait être une étoile à neutrons ou un plasma sous l'influence du trou. Une autre explication possible est que FRB 121102 est un plérion magnétisé, une nébuleuse alimentée par le vent stellaire d'un pulsar.
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Alors que les sursauts radio rapides restent jusqu'à présent un phénomène inexpliqué, de nombreuses données ont été présentées à la communauté scientifique en 2019, qui rapprochent les astronomes de la solution. Il s'est avéré que les FRB peuvent être répétées, et ils le font probablement très souvent. Dans ce cas, ils sont générés par des objets plutôt exotiques comme des étoiles à neutrons (pulsars et magnétars), situés dans un milieu interstellaire adapté. Des rafales uniques se produisent dans des conditions moins turbulentes: des galaxies où la formation d'étoiles est très lente. De tels phénomènes, très probablement, se produisent vraiment en raison de processus catastrophiques.
