En 2019, des astronomes cartographiant les signaux radio des plus anciennes galaxies de l’univers ont vu quelque chose d’étrange : un énorme disque circulaire faible avec un bord brillant d’environ une minute d’arc de diamètre. Une minute d’arc est la largeur d’un ballon de football à près d’un kilomètre de distance.
Les cercles sont relativement courants en astronomie. Ils sont généralement générés par des objets sphériques, des choses comme des supernovae ou une galaxie en formation d’étoiles vue de face. Cependant, cet objet ne ressemblait à rien de ce qui avait jamais été vu.
Pour commencer, il était énorme, plusieurs fois plus grand que la galaxie autour de laquelle il était centré, et englobait même plusieurs autres galaxies. Il était également faible, c’est pourquoi les astronomes ne l’avaient jamais vu auparavant.
L’équipe, dirigée par Ray Norris de l’Université Western Sydney en Australie, a utilisé un nouveau radiotélescope appelé Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP), qui offre une résolution sans précédent. En fait, le groupe a immédiatement découvert plusieurs autres exemples dans le même ensemble de données.
Norris et ses collègues ont surnommé ces objets bizarres des cercles radio étranges, ou ORC, et la découverte a suscité beaucoup d’enthousiasme parmi les radioastronomes. Cependant, la question évidente – qu’est-ce qui cause les cercles radio étranges – leur a échappé. Cela nécessiterait des observations plus détaillées.
Maintenant, Norris et ses collègues ont fait des observations plus détaillées à l’aide d’un réseau de radiotélescopes plus puissant appelé MeerKAT en Afrique du Sud. Les nouvelles images révèlent des structures internes dans d’étranges cercles radio et aident enfin les astronomes à préciser les explications possibles.
L’image actuelle à haute résolution de cet étrange cercle radio (à droite) révèle une structure interne inédite (Source : arxiv.org/abs/2203.10669)
Alors qu’ASKAP se compose de 36 antennes paraboliques de 12 mètres, MeerKAT en a deux fois plus et peut prendre des images avec une résolution environ deux fois supérieure. Les images résultantes montrent beaucoup plus de détails, tels que des structures en forme d’arc dans le cercle et certaines caractéristiques en forme de nœud. Les données montrent également que la galaxie au centre du cercle émet elle-même des ondes radio.
Norris et co disent que les preuves suggèrent que les traits pourraient avoir été causés par l’un des trois mécanismes. La première est que la galaxie centrale peut émettre deux jets radio dans des directions opposées, et depuis la Terre, ces jets semblent être alignés et légèrement décalés. Cela donnerait l’impression d’un cercle avec une structure interne.
Cependant, les jets des noyaux de galaxies actifs ont tendance à être inégaux. « Ainsi, un mécanisme supplémentaire serait nécessaire pour produire le remarquable anneau circulaire avec un rebord étroit bien défini vu dans l’ORC », déclarent Norris et co.
Une autre possibilité est que la galaxie centrale soit au milieu d’une activité agressive de formation d’étoiles, créant des supervents sortants. Lorsque ceux-ci décélèrent en dessous de vitesses subsoniques, ils produisent un choc de terminaison, qui serait de forme sphérique et produirait des émissions radio synchrotron. Une forme sphérique vue de la Terre produirait également un anneau extérieur plus brillant.
Il y a une dernière option. « Peut-être que l’explication la plus évidente de l’émission synchrotron sphérique est le choc sphérique d’un événement catastrophique dans la galaxie hôte, comme la fusion de deux trous noirs supermassifs », déclarent Norris et co. « L’onde de choc résultante accélérerait les électrons dans l’espace intergalactique. moyen, résultant en une bulle d’émission radio sphérique en résulterait.
structure interne
La structure interne de la bulle pourrait alors provenir de la façon dont l’onde de choc a interagi avec les autres galaxies qui s’y trouvent actuellement.
Le mystère reste donc irrésolu pour le moment. Les astronomes auront besoin d’observations plus détaillées pour déterminer exactement ce qui cause les étranges cercles radio.
Ceux-ci pourraient bien apparaître dans un avenir pas trop lointain. ASKAP et MeerKAT sont tous deux des démonstrateurs technologiques pour le Square Kilometre Array, un radiotélescope transcontinental qui comprendra des milliers de paraboles en Australie, en Afrique du Sud et ailleurs. Lorsqu’il s’allumera plus tard cette décennie, il devrait être capable d’afficher des images à une résolution cinquante fois plus nette que tout ce qui l’a précédé.
Un âge d’or de la radioastronomie est à nos portes qui trouvera probablement toutes sortes de nouveaux objets étranges. Les cercles radio étranges ne sont que le début.
Ref: MeerKAT révèle la physique d’un Odd Radio Circle : arxiv.org/abs/2203.10669