Des sursauts radio rapides – des flashs d’énergie radio intenses de plusieurs millisecondes depuis l’espace – ont astronomes perplexes depuis qu’ils ont été repérés pour la première fois en 2007. Une seule rafale peut émettre autant d’énergie dans sa brève vie que le Soleil en quelques jours.
La grande majorité des impulsions de courte durée proviennent de l’extérieur de notre galaxie, la Voie lactée. Nous ne savons pas ce qui produit la plupart d’entre eux, ni comment.
Dans nouvelle recherche publiée dans Sciencenous avons observé un sursaut radio rapide répété pendant plus d’un an et découvert des signes indiquant qu’il est entouré d’un champ magnétique puissant mais très variable.
Nos résultats suggèrent que la source de cette explosion cosmique pourrait être un système binaire composé d’une étoile à neutrons tourbillonnant à travers des vents de plasma dense et magnétisé produit par une étoile compagne massive ou même un trou noir.
Une rafale radio rapide qui ne cesse de se répéter
La rafale répétée connue sous le nom de FRB 20190520B a été découverte en 2022 par les astronomes du radiotélescope sphérique à ouverture de cinq cents mètres (FAST) en Chine. Les sursauts radio rapides répétés sont rares, mais FRB 20190520B est le plus rare de tous : c’est le seul qui ne se repose jamais, produisant des sursauts radio plusieurs fois par heure, parfois à plusieurs fréquences radio.
Après la découverte de cet objet intrigant, les astronomes se sont précipités pour suivre l’observation initiale en utilisant d’autres longueurs d’onde radio.
Une enquête plus approfondie a montré que FRB 20190520B réside dans un environnement extrêmement dense dans une galaxie naine à 3,9 milliards d’années-lumière. Il existe également des matériaux entourant la source FRB qui produisent des émissions radio fortes et persistantes.
Cela a conduit à suggérer que la source d’éclatement est une jeune étoile à neutrons dans un environnement complexe.
Champs magnétiques puissants
Que pouvons-nous apprendre d’autre sur ce pétard intergalactique et son environnement ? Nous avons effectué des observations de FRB 20190520B à l’aide du radiotélescope Parkes du CSIRO, Murriyang, en Nouvelle-Galles du Sud et du télescope Green Bank aux États-Unis.
À notre grande surprise, le FRB 20190520B s’est avéré produire des signaux puissants à des fréquences radio relativement élevées. Ces signaux haute fréquence se sont avérés hautement polarisés, ce qui signifie que les ondes électromagnétiques « ondulent » beaucoup plus fortement dans une direction que dans les autres.
Nous avons constaté que la direction de cette polarisation change à différentes fréquences. Mesurer combien il change nous renseigne sur la force du champ magnétique traversé par le signal.
Il s’avère que cette mesure de polarisation suggère que l’environnement autour de FRB 20190520B est fortement magnétisé. Et qui plus est, la force du champ magnétique a semblé varier au cours des 16 mois où nous avons observé la source – et a même complètement inversé la direction deux fois.
Ce changement de direction du champ magnétique autour d’un sursaut radio rapide n’a jamais été observé auparavant.
Remplir l’image
Qu’est-ce que cela nous apprend sur FRB 20190520B ? Les théories les plus populaires pour expliquer les observations récentes de sursauts radio rapides répétés impliquent des systèmes binaires constitués d’une étoile à neutrons et soit d’une autre étoile massive, soit d’un trou noir.
Bien que nous ne puissions pas encore exclure d’autres hypothèses, nos résultats favorisent le scénario des étoiles massives.
Les étoiles massives sont connues pour avoir de forts vents stellaires avec des champs magnétiques organisés autour d’elles. Si la source des sursauts se déplaçait à l’intérieur et à l’extérieur de la région du vent stellaire lorsqu’elle parcourt son orbite, nous nous attendrions à ce que la direction du champ magnétique observé s’inverse.
L’échelle de temps de l’inversion du champ magnétique, la variabilité mesurée de l’intensité du champ apparent et le plasma dense entourant la source de rafale s’inscrivent tous dans cette image.
Et après?
Nos observations pourraient fournir des preuves cruciales pour soutenir l’hypothèse selon laquelle les sources de sursauts radio rapides répétés ont un compagnon massif capable de produire un plasma hautement magnétisé.
Plus important encore, l’hypothèse binaire nous donne une prédiction pour l’avenir. S’il est correct, les changements de polarisation des signaux radio de FRB 20190520B devraient augmenter et diminuer sur de plus longues périodes.
Nous allons donc surveiller. Les futures observations avec Murriyang et le télescope Green Bank révéleront si FRB 20190520B est vraiment dans un système binaire ou si l’Univers nous surprendra une fois de plus.
Cet article est republié de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original.