Une nouvelle étude explore quatre sources proches de sursauts radio rapides

Courtes impulsions d’énergie dans l’espace, les sursauts radio rapides (SRR) demeurent énigmatiques. Une équipe scientifique internationale dirigée par des chercheurs canadiens a publié de nouvelles données qui donnent à penser que les supernovas seraient à l’origine de la formation des sources qui produisent les SRR.

« Les SRR font partie des grands mystères de l’astronomie », affirme Mohit Bhardwaj, auteur principal de l’étude, membre de l’Expérience canadienne de cartographie de l’intensité de l’hydrogène sur les sursauts radio rapides (CHIME/FRB) et titulaire d’une bourse de recherche postdoctorale McWilliams à l’Université Carnegie Mellon. « Bien qu’elles n’aient lieu que durant quelques millisecondes, ces impulsions d’énergie extrêmement puissantes peuvent parcourir des distances cosmologiques et émettre plus d’énergie que celle émise par le Soleil en un millénaire. Il est d’ailleurs fascinant de constater que l’origine des sursauts radio rapides reste inconnue, étant donné que ces derniers atteignent la Terre environ toutes les minutes. »

Menée par des scientifiques du Canada et composée de chercheurs et chercheuses aux États-Unis, au Mexique, au Chili et en Australie, l’équipe a examiné 18 hôtes de SRR proches, qui, en l’occurrence, étaient des galaxies spirales ou tardives. La prévalence de galaxies tardives semble indiquer que les sources de SRR se situeraient principalement dans des galaxies relativement jeunes et qu’elles seraient produites par des supernovas à effondrement de cœur.

« Cette étude fait la lumière sur une tendance intéressante : il semble que la plupart des SRR locaux seraient issus de supernovas à effondrement de cœur », déclare Bridget Andersen, co-autrice de l’étude et doctorante à l’Université McGill travaillant sous la supervision de la P^re Victoria Kaspi. « Il serait intéressant, lors d’études ultérieures, de voir si cette tendance se maintient avec un plus grand nombre de galaxies hôtes locales. »

Ce travail est d’une grande importance, puisqu’il y a un an, après la détection d’une source de SRR dans un amas globulaire de la galaxie Messier 81 (laquelle abrite une population stellaire extrêmement vieille), on avait émis l’hypothèse qu’une grande partie des SRR proviendraient de sources similaires.

Cela dit, Mohit Bhardwaj soutient que les découvertes de l’équipe ne laissent pas croire à un tel scénario. En revanche, elles viendraient plutôt appuyer l’hypothèse selon laquelle la majorité des sources de SRR proviendraient de l’effondrement d’étoiles massives conduisant souvent à la formation de trous noirs ou d’étoiles à neutrons.

« Grâce à un échantillon de SRR plus précis que nous amasserons au fil du temps, nous serons mieux outillés pour examiner ces distinctions pour les SRR proches et lointains, ajoute-t-il. En menant des analyses plus poussées, nous espérons affiner notre compréhension des diverses origines des SRR et potentiellement dévoiler les mécanismes sous-jacents qui sont à l’origine de ces phénomènes cosmiques, révélant ainsi les subtilités des sursauts d’ondes radio de l’Univers. »

L’équipe CHIME/FRB a récemment doublé le catalogue de SRR repérés à ce jour et a accompli des progrès considérables dans le domaine. À ce titre, l’apport du plus récent article de l’équipe, qui sera publié dans Astrophysical Journal Letters, est particulièrement notable. En effet, il met en exergue les galaxies hôtes des nouveaux SRR proches, lesquelles sont des candidates prometteuses pour repérer les émissions rémanentes ou brèves au-delà des ondes radio.

L’étude de l’origine des SRR est un enjeu majeur pour l’astronomie contemporaine, et jusqu’à maintenant, les SRR extragalactiques se sont uniquement manifestés sous la forme de phénomènes radio. En déterminant leur source, les cosmologistes pourront obtenir plus de données sur les milieux astrophysiques extrêmes qui donnent lieu à ces signaux, ainsi que les mécanismes physiques responsables de ces derniers.

« Notre aptitude à cibler la galaxie hôte d’un SRR était au cœur de cette étude. Cela dit, CHIME permet uniquement de repérer les galaxies hôtes des SRR les plus proches », explique Daniele Michilli, co-auteur de l’étude et boursier postdoctoral à l’Institut de recherche en astrophysique et en recherche spatiale Kavli du MIT (Massachusetts Institute of Technology). « Nous sommes en train de fabriquer de nouveaux télescopes auxiliaires CHIME au Canada et aux États-Unis afin de déterminer l’emplacement précis de tous les SRR détectés par CHIME. Cette démarche révolutionnaire nous permettra de tester de nouvelles idées. »

Selon Mohit Bhardwaj, l’une des hypothèses les plus répandues reliant ces intenses rafales d’ondes radio à des processus astrophysiques implique les étoiles de neutrons. Il ajoute que cette hypothèse a gagné en crédibilité en 2020, lorsque l’équipe CHIME/FRB a observé des sursauts similaires à des SRR qui provenaient d’une étoile à neutrons hautement magnétique (SGR 1935+2154) dans notre galaxie, menant ainsi les scientifiques à considérer les magnétoiles – de jeunes étoiles à neutrons dotées d’un champ magnétique d’une grande intensité – comme une source probable.

« Peu importe leur origine, ces courts sursauts sont porteurs de progrès pour la cosmologie, ajoute-t-il. Pour chaque SRR, nous pouvons estimer la quantité de matière ionisée que le signal a traversé en se dirigeant vers la Terre. Cela signifie que les SRR ont le potentiel d’agir comme des sondes servant à étudier la distribution du gaz ionisé dans la toile cosmique. »

Source : Université Carnegie Mellon