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Les “couleurs” d’un sursaut radio rapide nous révèlent son origine

Le radiotélescope Parkes, en Australie. Crédits : CSIRO / A. Cherney

Des astronomes se sont appuyés sur deux des plus grands radiotélescopes au monde pour examiner de près les mystérieuses “couleurs” d’une rafale de sursauts radio rapides (FRB). Ces travaux nous rapprochent un peu plus de l’origine de ces signaux.

Les sursauts radio rapides (FRB) sont parmi les explosions les plus énergétiques du cosmos. Ces signaux, qui ne durent que quelques millisecondes, peuvent en effet illuminer l’espace avec autant d’énergie que 500 millions de soleils. Des milliers de ces signaux traversent l’univers chaque jour, certains atteignant notre planète. Mais d’où viennent-ils, exactement ?

Invisibles à nos yeux humains, les FRB ne brillent que dans les longueurs d’onde radio (d’où leur nom), au-delà du bord rouge du spectre visible. Cependant, les astronomes ont découvert que ces éclairs de lumière proposaient différentes longueurs d’onde radio. Certaines, plus courtes, apparaissent bleuâtres aux “yeux” des radiotélescopes, tandis que les plus longues apparaissent rougeâtres.

Dans le cadre d’une étude récente, dont les résultats sont publiés dans Nature, une équipe de l’Université d’Amsterdam a examiné plus en détail les “couleurs” radio d’une source répétée de FRB. Nommée grossièrement 20180916B, elle émet une salve de sursauts en direction de la Terre tous les 16,3 jours environ pendant environ cinq jours. Ensuite, silence radio, puis le cycle se répète. Pour leur analyse, les chercheurs se sont appuyés sur le réseau basse fréquence (LOFAR) et sur le radiotélescope de synthèse de Westerbork, deux installations situées aux Pays-Bas.

L’hypothèse du système binaire ne tient pas

Une explication possible du programme prévisible et répétitif de ce FRB suggérait l’implication d’un système stellaire binaire. Dans l’idée, la source des FRB orbite autour d’un compagnon, ne produisant des signaux qu’à certains points de son orbite. Dans ces systèmes, en revanche, l’étoile compagne produit normalement des vents stellaires. Ces vents bourrés d’électrons devraient alors laisser la plupart des “lumières radio bleues” à courte longueur d’onde s’échapper du système, tandis que les longueurs d’onde radio plus longues (les rouges) devraient être bloquées.

frb radiotélescope
Le Westerbork Synthesis Radio Telescope (WSRT). Crédits : Onderwijsgek

Pour tester cette hypothèse, les chercheurs ont examiné les hautes fréquences rougeâtres avec le télescope Westerbork et les basses fréquences bleuâtres avec LOFAR. Si le modèle binaire était effectivement correct, seules les fréquences bleues devaient donc être réceptionnées. Or, les télescopes ont détecté des fréquences radio rouges ET bleues émanant du FRB, mais jamais en même temps.

Nous avons vu deux jours de sursauts radio plus bleus, suivis de trois jours de sursauts radio plus rouges“, détaille Inés Pastor-Marazuela, principale auteure de l’étude. “Nous écartons ainsi désormais les modèles binaires comme origine possible de ces FRB“. Cette découverte suggère en effet que l’environnement autour de ce FRB est donc probablement “dénudé”, ce qui signifie qu’il y a probablement très peu de vents stellaires empêchant les fréquences de lumière les plus rouges de s’échapper.

L’équipe a finalement déterminé que ces sursauts radio étaient probablement le fruit d’un magnétar à rotation lente. Pour rappel, les magnétars sont des étoiles à neutrons très denses et hautement magnétiques entassant la masse d’un soleil dans une sphère de quelques kilomètres de diamètre. Alors que celui-ci tourne lentement, son champ magnétique pourrait briller vers la Terre toutes les deux semaines environ, créant le FRB répétitif observé.