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    Comment nous nous sommes rapprochés de l'emplacement d'une rafale radio rapide dans une galaxie lointaine, loin

    Une vue de l'antenne 29 du radiotélescope australien SKA Pathfinder (ASKAP) du CSIRO, avec le récepteur d'alimentation à commande de phase au centre, Croix du Sud à gauche et Lune à droite. Crédit :CSIRO/Alex Cherney

    Les astronomes ont passé la dernière douzaine d'années à rechercher des sursauts radio rapides (FRB) – des éclairs d'ondes radio provenant de l'espace extra-atmosphérique et ne durent que quelques millisecondes. Et après une douzaine d'années de travail on ne sait toujours pas exactement ce qui les provoque, seulement que ce doit être quelque chose de très puissant, car ils ont clairement parcouru un long chemin (milliards d'années-lumière).

    Les FRB sont difficiles à étudier car ils sont imprévisibles, difficile à détecter, et lorsque vous en trouvez un, vous avez besoin d'un type spécial de télescope pour obtenir la bonne résolution afin de déterminer de quelle galaxie il provient.

    La plupart des FRB n'apparaissent qu'une seule fois, bien que quelques pour cent d'entre eux soient des "répéteurs" qui réapparaissent au même endroit dans le ciel (bien que pas de manière régulière).

    Dans une recherche publiée cette semaine en ligne dans Science , nous avons réussi à localiser la galaxie d'origine d'un FRB unique - la première fois que quelqu'un l'a fait. En 2017, une autre équipe a déterminé la galaxie d'origine d'un répéteur, mais c'est un travail (relativement) facile :ça se répète, vous avez donc la possibilité de pointer d'autres télescopes vers cet endroit du ciel. Notre défi était beaucoup plus difficile.

    Notre FRB s'appelle 180924. Nous avons déterminé qu'il provenait d'une galaxie au nom accrocheur de DES J214425.25–405400.81, qui se trouve à environ 4 milliards d'années-lumière dans la constellation de Grus (la grue).

    Alors comment avons-nous fait?

    Depuis quelques années, nous utilisons le dernier télescope du CSIRO, l'Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP), pour trouver pas mal de sursauts radio rapides.

    Mais au cours des derniers mois, nous avons mis en place notre nouvelle killer app, un "live action replay" qui nous permettrait de localiser un FRB pour la première fois.

    L'un de nous (Shivani) travaillait tard un soir, étudier un FRB précédemment découvert et également surveiller les observations ASKAP en cours. Vers 1 heure du matin, elle a remarqué que le logiciel d'ASKAP avait cessé de fonctionner, et ASKAP n'enregistrait aucune donnée. Elle a redémarré le logiciel et s'est dirigée vers le lit.

    Le lendemain matin, Shivani se réveilla, vérifié sa boîte de réception, et vu qu'ASKAP lui avait envoyé un joli message :il avait trouvé un FRB !

    Une vue de l'antenne 29 du radiotélescope australien SKA Pathfinder (ASKAP) du CSIRO, avec le récepteur d'alimentation à commande de phase au centre, Croix du Sud à gauche et Lune à droite. Crédit :CSIRO/Alex Cherney

    Mais cela signifiait plus que cela :nous savions que notre nouvelle rediffusion d'action en direct avait fonctionné, et nous serions enfin en mesure de découvrir la maison de ce FRB.

    Keith a également vu le message d'ASKAP, et courut dans sa maison en acclamant, réveiller ses enfants (qui étaient aussi contents que lui, ayant vécu la quête de leur père pour les FRB dès le premier jour).

    S'ensuit alors une frénésie de dix jours de traitement des données, codage, vérification et contre-vérification. Nous nous arrêterions à rien de moins que le nom, adresse et numéro de téléphone de cette rafale.

    Nous avons divisé notre équipe en deux groupes qui travaillaient indépendamment. Au moment de la vérification finale, nous avons mis deux images l'une sur l'autre et ils ont accepté. Les deux groupes avaient localisé ce FRB exactement dans la même partie du ciel. Nous avions déterminé sa position à la taille d'une galaxie. S'il y avait une galaxie là-bas, nous connaîtrions la maison du FRB.

    La douceur du foyer

    Nous avons fouillé une archive d'images optiques et avons rapidement trouvé une galaxie au bon endroit. Ensuite, nous avons informé nos collaborateurs du monde entier, qui attendaient de déclencher des télescopes lorsque nous leur avons donné une galaxie à regarder.

    Ils ont utilisé trois des plus grands télescopes optiques du monde :Keck, Gémeaux Sud, et le Very Large Telescope de l'Observatoire Européen Austral—pour faire une image détaillée de la galaxie et prendre des spectres (qui nous donnent sa distance).

    Image en fausses couleurs du DES J514425.25-405400.81, la galaxie hôte de FRB 180924. Cette image a été prise avec le Very Large Telescope (VLT). FRB180924 venait de quelque part à l'intérieur du cercle noir, environ 13, 000 années-lumière du centre de la galaxie. Crédit :Curtin-ICRAR/Jean-Pierre Macquart

    Lorsque les données sont arrivées, tout était une surprise. La seule autre galaxie "maison" avec laquelle nous devions la comparer était celle du répéteur. La galaxie de notre FRB était 1, 000 fois plus grand, et contenait des étoiles beaucoup plus anciennes.

    Quoi de plus, notre FRB ne vient pas du centre de la galaxie, comme certains astronomes l'avaient prévu, mais de sa périphérie (ou du moins de sa banlieue). Tout au moins, cela signifie que notre FRB n'a pas été produit par un gigantesque trou noir au centre de la galaxie (l'une des nombreuses idées proposées).

    Même avec juste un échantillon de deux, on peut dire que les FRB ont diverses galaxies d'origine.

    Une mine d'or cosmologique

    Quoi de plus, maintenant nous pouvons déterminer d'où viennent les éclats, nous pouvons les utiliser comme outils.

    Les FRB interagissent avec la matière lorsqu'ils voyagent dans l'espace et sont altérés par toutes ces rencontres. On peut "lire" ces altérations, les combiner avec l'origine des FRB, et de déterminer combien de matière ils ont rencontré.

    Nous espérons que cela permettra de découvrir la soi-disant "matière manquante" sur laquelle les astronomes s'inquiètent depuis des années. Ce n'est pas la fameuse "matière noire" (dont nous ne connaissons pas la nature), mais juste de la matière baryonique ordinaire qui, selon nous, devrait être dans l'espace mais n'a pas été capable de très bien détecter. Nous pourrons enfin mettre de l'ordre dans notre comptabilité cosmique.

    Qu'est-ce qu'il y a en magasin ?

    La tâche suivante consiste à localiser de nombreux FRB afin d'en obtenir suffisamment pour comprendre leur évolution cosmique, le type de galaxies dont ils proviennent et finalement résoudre le mystère de leurs origines. Le plaisir ne fait que commencer !

    Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.




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