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    Des rafales radio rapides peuvent se déclencher toutes les secondes

    Cette vue d'artiste montre une partie de la toile cosmique, une structure filamenteuse de galaxies qui s'étend sur tout le ciel. Le bleu vif, les sources ponctuelles montrées ici sont les signaux des rafales radio rapides (FRB) qui peuvent s'accumuler dans une exposition radio durant quelques minutes. Le signal radio d'un FRB ne dure que quelques millièmes de seconde, mais ils devraient se produire à des taux élevés. Crédit :M. Weiss/CfA

    Lorsque la radio rapide éclate, ou FRB, ont été détectés pour la première fois en 2001, les astronomes n'avaient jamais rien vu de tel auparavant. Depuis, les astronomes ont trouvé quelques dizaines de FRB, mais ils ne savent toujours pas ce qui cause ces rafales rapides et puissantes d'émission radio.

    Pour la première fois, deux astronomes du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) ont estimé combien de FRB devraient se produire sur l'ensemble de l'univers observable. Leur travail indique qu'au moins un FRB se déclenche quelque part chaque seconde.

    « Si nous avons raison sur un taux aussi élevé de FRB à un moment donné, vous pouvez imaginer que le ciel est rempli d'éclairs comme des paparazzi prenant des photos d'une célébrité, " a déclaré Anastasia Fialkov du CfA, qui a dirigé l'étude. "Au lieu de la lumière que nous pouvons voir avec nos yeux, ces flashs arrivent par ondes radio."

    Pour faire leur estimation, Fialkov et son co-auteur Avi Loeb ont supposé que FRB 121102, un sursaut radio rapide situé dans une galaxie à environ 3 milliards d'années-lumière, est représentatif de tous les FRB. Parce que ce FRB a produit des sursauts répétés depuis sa découverte en 2002, les astronomes ont pu l'étudier beaucoup plus en détail que les autres FRB. En utilisant ces informations, ils ont projeté combien de FRB existeraient dans tout le ciel.

    "Le temps qu'il te faut pour boire une tasse de café, des centaines de FRB se sont peut-être déclenchés quelque part dans l'Univers, " a déclaré Avi Loeb. " Si nous pouvons étudier ne serait-ce qu'une fraction de ceux-ci assez bien, nous devrions être en mesure de démêler leur origine.

    Bien que leur nature exacte soit encore inconnue, la plupart des scientifiques pensent que les FRB proviennent de galaxies situées à des milliards d'années-lumière. Une idée maîtresse est que les FRB sont les sous-produits des jeunes, étoiles à neutrons en rotation rapide avec des champs magnétiques extraordinairement puissants.

    Fialkov et Loeb soulignent que les FRB peuvent être utilisés pour étudier la structure et l'évolution de l'Univers, que leur origine soit ou non entièrement comprise. Une grande population de FRB lointains pourrait agir comme des sondes de matériau sur des distances gigantesques. Ce matériau intermédiaire brouille le signal du fond diffus cosmologique (CMB), le reste du rayonnement du Big Bang. Une étude minutieuse de ce matériau intermédiaire devrait donner une meilleure compréhension des constituants cosmiques de base, telles que les quantités relatives de matière ordinaire, matière noire et énergie noire, qui affectent la vitesse à laquelle l'univers s'étend.

    Les FRB peuvent également être utilisés pour retracer ce qui a décomposé le "brouillard" d'atomes d'hydrogène qui a envahi l'univers primitif en électrons et protons libres, lorsque les températures se sont refroidies après le Big Bang. On pense généralement que la lumière ultraviolette (UV) des premières étoiles a voyagé vers l'extérieur pour ioniser l'hydrogène gazeux, dissiper le brouillard et permettre à cette lumière UV de s'échapper. L'étude des FRB très éloignés permettra aux scientifiques d'étudier où, quand et comment ce processus de "réionisation" s'est produit.

    "Les FRB sont comme des lampes de poche incroyablement puissantes qui, selon nous, peuvent pénétrer ce brouillard et être vues sur de grandes distances, ", a déclaré Fialkov. "Cela pourrait nous permettre d'étudier l'aube de l'univers d'une nouvelle manière."

    Les auteurs ont également examiné dans quelle mesure les nouveaux radiotélescopes - à la fois ceux déjà en service et ceux prévus pour l'avenir - pourraient réussir à découvrir un grand nombre de FRB. Par exemple, le Square Kilometer Array (SKA) en cours de développement sera un instrument puissant pour détecter les FRB. La nouvelle étude suggère que sur l'ensemble du ciel, le SKA peut être capable de détecter plus d'un FRB par minute qui provient du moment où la réionisation s'est produite.

    L'expérience canadienne de cartographie de l'intensité de l'hydrogène (CHIME), qui a récemment commencé à fonctionner, sera également une puissante machine de détection des FRB, bien que sa capacité à détecter les sursauts dépendra de leur spectre, c'est-à-dire comment l'intensité des ondes radio dépend de la longueur d'onde. Si le spectre de FRB 121102 est typique, CHIME peut avoir du mal à détecter les FRB. Cependant, pour différents types de spectres, CHIME réussira.

    L'article de Fialkov et Loeb décrivant ces résultats a été publié le 10 septembre Numéro 2017 du Lettres de revues astrophysiques , et est disponible en ligne.


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