Les sursauts radio rapides (FRB) représentent les explosions radio les plus intenses de l’univers. Depuis leur première découverte en 2007, les FRB ont suscité une attention considérable, culminant avec le prix Shaw d’astronomie 2023. D’origine encore inconnue, ces sursauts cosmiques extrêmes comptent parmi les phénomènes les plus énigmatiques de l’astronomie et de la physique.
La causalité veut que les sources FRB soient plus petites que c·dt, où c est la vitesse de la lumière et dt la durée des événements. Pour une rafale typique d’une milliseconde, cela implique une région inférieure à 300 kilomètres, ce qui implique que des objets compacts tels que des étoiles à neutrons ou des trous noirs seront les moteurs des FRB.
Une rotation rapide a été observée dans la plupart des objets compacts, donnant lieu à l’attente d’une périodicité dans les sursauts répétés des FRB. Cependant, des recherches approfondies sur la périodicité allant de la milliseconde à la seconde ont toutes échoué, ce qui a conduit à une réévaluation des mécanismes d’émission de FRB.
Une équipe dirigée par le professeur Di Li des Observatoires astronomiques nationaux de l’Académie chinoise des sciences a introduit une nouvelle approche pour caractériser le comportement des FRB dans l’espace des phases bivarié temps-énergie. En quantifiant le caractère aléatoire et le chaos à l’aide respectivement de « l’indice Pincus » et de l’« exposant de Lyapunov » généralisés, ils parviennent à placer les FRB dans le contexte d’autres événements physiques courants comme les pulsars, les tremblements de terre et les éruptions solaires.
Le hasard et le chaos engendrent l’imprévisibilité, mais ils sont distincts. L’imprévisibilité d’une séquence aléatoire reste constante dans le temps : en lançant des dés, le résultat de chaque lancer n’a aucun lien avec le précédent. Dans les systèmes chaotiques, l’imprévisibilité augmente de façon exponentielle avec le temps. Par exemple, n’importe qui peut prédire le temps qu’il fera dans les secondes à venir en regardant vers le haut et autour de lui, mais il reste difficile pour l’humanité de prédire avec précision le temps qu’il fera à long terme.
L’équipe a découvert que les FRB se déplacent dans l’espace des phases énergie-temps, avec un niveau de chaos inférieur mais un degré d’aléatoire plus élevé que ceux des tremblements de terre et des éruptions solaires. Le caractère aléatoire prononcé des émissions de FRB suggère une combinaison de plusieurs mécanismes ou emplacements d’émission. Cette étude établit un nouveau cadre de quantification des FRB et nous rapproche de la révélation définitive de l’origine de ces violentes explosions cosmiques.
La recherche est publié dans la revue Bulletin scientifique.
Plus d’information:
Yong-Kun Zhang et al, Le temps d’arrivée et l’énergie des FRB traversent l’espace bivarié temps-énergie comme un mouvement brownien, Bulletin scientifique (2024). DOI : 10.1016/j.scib.2024.02.010