La rafale radio rapide (FRB) 190520 récemment découverte présente un comportement unique par rapport aux autres FRB découverts jusqu’à présent. Cette explosion cosmique déviante a été observée par une équipe internationale, co-dirigée par des chercheurs de l’Université de Virginie-Occidentale et du Center for Gravitational Waves and Cosmology. Juste au moment où vous pensez comprendre le modèle, une étrange valeur aberrante survient et vous oblige à réévaluer tout ce que vous savez.
La professeure Sarah Burke-Spolaor et l’assistante diplômée Kshitij Aggarwal, du département de physique et d’astronomie de la WVU et du centre des ondes gravitationnelles et de la cosmologie, ont publié leurs découvertes dans La nature. Dans l’article, ils décrivent l’observation du comportement unique de la rafale radio rapide appelée FRB 190520.
De plus, Jessica Sydnor et Reshma Thomas, étudiantes diplômées de l’Université de Virginie-Occidentale, ont toutes deux joué un rôle essentiel dans la découverte.
Thomas a travaillé en étroite collaboration avec Burke-Spolaor pour obtenir des données de suivi sur le FRB afin de mieux comprendre certaines des propriétés intéressantes découvertes par la découverte initiale. Snyder a aidé Burke-Spolaor dans l’imagerie et l’interprétation des images pour vérifier les résultats vus par les collaborateurs FAST.
L’intrus
Les FRB sont des impulsions radio transitoires causées par des sources astrophysiques situées bien au-delà de notre galaxie, la Voie lactée. Alors que les origines de ces éclairs extragalactiques brillants d’une durée d’une milliseconde ne sont pas encore entièrement comprises, les chercheurs se rapprochent du mystère à chaque nouvelle découverte. Ce FRB, FRB 190520, s’est avéré suffisamment unique pour être considéré comme une valeur aberrante parmi tous les FRB connus. Tout d’abord, il a été classé comme répéteur. Un répéteur est un FRB qui répète ses impulsions de manière aléatoire. En règle générale, les FRB sont imprévisibles, mais les répéteurs sont plus fiables mais sont également rares. Avec des comportements répétitifs, les chercheurs peuvent mieux se concentrer et observer les données avec une précision relative et cartographier les rafales répétées, ce qui facilite les observations futures. Le FRB 190520 est l’un des FRB à répétition les plus actifs jamais observés.
De plus, ce n’est que le deuxième FRB localisé, sur plus de 20 FRB localisés, avec une source radio persistante qui lui est associée. La localisation se produit lorsqu’un emplacement FRB est localisé dans une très petite zone de l’espace, connectant le FRB à une galaxie hôte proche de cet emplacement. Les observations de la galaxie hôte de FRB 190520 ont montré qu’elle est beaucoup plus proche que prévu. Dans l’ensemble, il se comportait très différemment des autres FRB, ce qui a suscité davantage de questions de la part de l’équipe. Pourquoi celui-ci était-il différent ? Qu’est-ce qui le faisait se comporter différemment ? Le comportement est-il dû au FRB lui-même ou à sa galaxie hôte ? Cette galaxie hôte pourrait-elle donner aux astronomes plus d’indices qui pourraient compléter plus de pièces du puzzle de la cosmologie ?
Commençons à comprendre comment la découverte s’est déroulée.
La le premier FRB a été découvert en 2007 par la West Virginia University Le professeur Duncan Lorimer, le professeur Maura McLaughlin et un étudiant de premier cycle travaillant avec Lorimer, D. Narkevic, lors de l’analyse des données d’archives enregistrées par l’Observatoire Parkes. Cette rafale était à l’origine surnommée la rafale de Lorimer. Cette découverte a ouvert les portes à tout un champ d’étude autour des FRB. FRB 190520 a été découvert par des chercheurs utilisant le FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope) en 2019. En 2020, une équipe de chercheurs a observé FRB 190520 à l’aide de l’observatoire VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) et a trouvé des caractéristiques remarquables , très unique à ce FRB particulier.
Avance rapide de 14 ans, FRB 190520 suscite une foule de nouvelles questions.
Comment connaître l’emplacement d’un FRB ?
Tout comme l’effet Doppler, les astronomes utilisent ce qu’on appelle le décalage vers le rouge, ou la longueur d’onde de la lumière qui est étirée lorsque les ondes sonores se déplacent dans l’espace. Tout comme le bruit d’une ambulance ; il change et culmine en hauteur lorsqu’il se déplace vers vous, puis diminue en hauteur lorsqu’il s’éloigne de vous. Les ondes lumineuses se déplacent de la même manière. La lumière dérive vers le côté rouge du spectre pour les objets éloignés et s’éloignant de nous et permet aux astronomes de mesurer et de calculer la vitesse d’une galaxie par rapport à la Terre.
Combinant tout ce qu’ils savaient sur le FRB, l’équipe a utilisé le système d’observation Realfast à VLA pour observer et collecter des données où ils ont détecté une source radio persistante (PRS) colocalisée avec FRB 190520. En utilisant la position du FRB avec realfast, l’équipe a recherché pour la galaxie hôte et identifié la galaxie hôte, une galaxie naine, à une distance d’environ 0,2. L’équipe n’est pas sûre si le PRS est lié au FRB, ou quelque chose près du FRB dans son environnement. De nombreuses théories autour des deux scénarios existent. C’est le début d’une meilleure compréhension des répéteurs qui sont également co-localisés.
Calculs de trajet à l’aide de la mesure de dispersion
Le plasma occupant l’espace « vide » entre les étoiles et les galaxies provoque en fait un ralentissement de la lumière, et cet effet devient plus extrême à des fréquences radio plus basses. Cela fait arriver les signaux haute fréquence radio en premier et les signaux basse fréquence radio arrivent plus tard, ce qui amène les FRB à démontrer un « sifflement » descendant dans les données. La durée de cette tonalité descendante peut être utilisée pour calculer la quantité de gaz et de matière qu’elle a traversé, leur donnant une idée de la distance d’où elle provient. La mesure de dispersion (DM) nous donne beaucoup d’informations sur notre univers car elle nous renseigne sur la distribution des électrons dans l’espace. Alors que les impulsions d’un FRB lointain se déplacent à travers la matière, comme le gaz et le plasma dans l’univers, les sons des impulsions rebondissent sur les électrons dans le milieu intergalactique (en dehors de notre propre galaxie), provoquant des changements dans l’impulsion. Les astronomes peuvent calculer la dispersion dans la Voie lactée, notre propre Galaxie. Au-delà de la Voie lactée, la dispersion dans le milieu intergalactique est inconnue, les chercheurs doivent donc remplir les blancs avec des estimations calculées. Il peut y avoir beaucoup de matière cachée dans le milieu intergalactique ; un autre puzzle pour un autre jour.
SM de FRB 190520
Lors du calcul de sa mesure de dispersion, l’équipe a découvert qu’elle était très grande. La mesure de dispersion (DM) est utilisée pour estimer à quelle distance le FRB pourrait être, et sur la base du DM seul, il aurait dû être très loin, mais combiné avec le décalage vers le rouge, il n’était pas du tout loin ; tout le contraire. C’était très proche. Sur la base des observations existantes utilisant la relation redshift / DM, les caractéristiques de ce FRB se sont avérées extrêmement uniques, voire aberrantes. Ce calcul révolutionnaire remet désormais en question les relations DM-redshift qui sont couramment utilisées dans l’analyse FRB pour déterminer les distances aux FRB.
La valeur aberrante
FRB 190520 devait à nouveau prouver son unicité. Son DM était très grand, ce qui est généralement utilisé pour estimer à quelle distance le FRB pourrait être localisé. Basé sur le DM seul, cela aurait dû être très loin, mais le décalage vers le rouge a prouvé le contraire. Il était en fait très proche de la Terre.
Si tous les FRB se comportent de la même manière, nous pouvons les utiliser pour servir de point moyen. Mais si nous avons des FRB déviants, comme FRB 190520, les moyennes ne sont pas aussi uniformément présentées. En d’autres termes, cela pourrait faire en sorte que la moyenne connue soit plus large en raison des valeurs aberrantes évidentes dans le mélange.
Selon Aggarwal, FRB 190520 pourrait jeter les premières estimations et hypothèses par la fenêtre.
FRB 190520 se révèle être un portail d’inconnus continus. Cette valeur aberrante et sa galaxie hôte ont maintenant ouvert plus de questions sur le monde cosmique des FRB, intrigant les chercheurs avec plus de curiosité scientifique. Les chercheurs ont utilisé ces FRB pour tirer des conclusions importantes sur d’autres domaines de recherche concernant l’univers, comme son évolution. « Si vous comptez toutes les étoiles, le gaz et d’autres choses lumineuses que nous pouvons voir, sur la base d’observations cosmologiques, il devrait y avoir plus de matière manquante, mais nous n’avons pas entièrement ces mesures directes », explique Burke Spolaor. Les FRB peuvent sonder l’espace entre les galaxies, aidant à remplir ces détails inconnus sur le milieu intergalactique, y compris la matière cachée.
Il se passe quelque chose avec FRB 190520, et nous voulons en savoir plus ! La galaxie hôte, ou l’environnement autour de ce FRB, a quelque chose d’unique qui pourrait contribuer à une dispersion aussi élevée. La localisation est la clé pour mieux comprendre les valeurs aberrantes comme FRB 190520, en localisant le FRB à sa galaxie mère et en estimant sa distance exacte.
À chaque découverte, le puzzle devient plus complexe, offrant plus de réponses aux questions relatives à l’évolution de l’univers et au-delà.
Bien qu’il s’agisse actuellement d’une anomalie, il est tout à fait possible que dans cinq ou dix ans, cela puisse être considéré comme normal, car plus de détails concernant la répétition des FRB, comme le FRB 190520, sont découverts.
C.-H. Niu et al, Une rafale radio rapide répétitive associée à une source radio persistante, La nature (2022). DOI : 10.1038/s41586-022-04755-5