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    Rafale radio rapide localisée dans une galaxie lointaine

    Observatoire radio d'Owens Valley. Crédit :Caltech/OVRO/Gregg Hallinan

    Les sursauts radio rapides (FRB) sont parmi les événements les plus énigmatiques et les plus puissants du cosmos. Environ 80 de ces événements - des rafales d'ondes radio extrêmement brillantes d'une milliseconde provenant d'au-delà de notre galaxie - ont été observés jusqu'à présent, mais leurs causes restent inconnues.

    Dans un exploit rare, les chercheurs de l'observatoire radio d'Owens Valley (OVRO) de Caltech ont maintenant capté un nouveau sursaut, appelé FRB 190523, et, en collaboration avec l'observatoire W. M. Keck à Hawaï, ont localisé ses origines dans une galaxie distante de 7,9 milliards d'années-lumière. L'identification des galaxies à partir desquelles ces sursauts radio éclatent est une étape cruciale vers la résolution du mystère de ce qui les déclenche.

    Un article sur la découverte paraît en ligne le 2 juillet dans La nature .

    Avant cette nouvelle découverte, un seul autre éclat, appelé FRB 121102, avait été localisé dans une galaxie hôte. FRB 121102 a été signalé en 2014, puis plus tard, en 2017, a été localisé à une galaxie située à 3 milliards d'années-lumière. Récemment, un deuxième FRB localisé a été annoncé le 27 juin, 2019. Appelé FRB 180924, cette rafale a été découverte par une équipe utilisant l'Australian Square Kilometer Array Pathfinder et tracée jusqu'à une galaxie à environ 4 milliards d'années-lumière.

    FRB 121102 a été le plus facile à trouver car il continue à éclater toutes les quelques semaines. La plupart des FRB, cependant, y compris les découvertes australiennes et OVRO, il suffit de se déclencher une fois, rendant le travail de recherche de leurs galaxies hôtes plus difficile.

    "Trouver les emplacements des FRB uniques est difficile car cela nécessite un radiotélescope qui peut à la fois découvrir ces événements extrêmement courts et les localiser avec le pouvoir de résolution d'une antenne radio d'un kilomètre de large, " dit Vikram Ravi, un nouveau professeur assistant d'astronomie à Caltech qui travaille avec les radiotélescopes d'OVRO, qui est situé à l'est des montagnes de la Sierra Nevada en Californie.

    « Chez OVRO, nous avons construit une nouvelle gamme de dix paraboles de 4,5 mètres qui agissent collectivement comme une parabole d'un kilomètre de large pour couvrir une zone du ciel de la taille de 150 pleines lunes, " dit-il. " Pour ce faire, un système numérique puissant ingère et traite une quantité de données équivalente à un DVD chaque seconde."

    Le nouvel instrument OVRO s'appelle Deep Synoptic Array-10, avec le "10" se référant au nombre de plats. Ce réseau sert de tremplin pour le projet Deep Synoptic Array (DSA), financé par la National Science Foundation (NSF), lequel, une fois terminé d'ici 2021, se composera à terme de 110 antennes paraboliques.

    Le prototype à dix antennes Deep Synoptic Array (DSA-10) recherche des sursauts radio rapides dans une zone du ciel de la taille de 150 pleines lunes (à gauche). Au sein de cette zone, le DSA-10 peut localiser ces rafales avec un immense pouvoir de résolution, en les isolant dans des régions contenant une seule galaxie (au milieu). Cet exploit a été réalisé pour la rafale radio rapide appelée FRB 190523, détecté par DSA-10 le 23 mai, 2019. Le panneau de droite montre le profil temporel de la rafale au-dessus de son spectre radio. Crédit :Caltech/OVRO/V. Ravi

    "Le DSA devrait découvrir et localiser plus de 100 FRB par an, " dit Richard Barvainis, directeur de programme à la NSF pour le Mid-Scale Innovations Program, qui finance la construction de la DSA. "Les astronomes courent après les FRB depuis une décennie maintenant, et nous tirons enfin une perle sur eux avec de nouveaux instruments comme le DSA-10 et, finalement, l'AVD complète. Maintenant, nous avons une chance de découvrir ce que pourraient être ces objets exotiques. »

    Les nouvelles observations montrent que la galaxie hôte de FRB 190523 est similaire à notre Voie lactée. C'est une surprise car le FRB 121102 précédemment localisé provient d'une galaxie naine qui forme des étoiles plus de cent fois plus vite que la Voie lactée.

    "Cette découverte nous dit que chaque galaxie, même une galaxie banale comme notre Voie Lactée, peut générer un FRB, " dit Ravi.

    La découverte suggère également qu'une théorie de premier plan sur les causes des FRB - l'éruption de plasma de jeunes, étoiles à neutrons hautement magnétiques, ou magnétars—il faudra peut-être repenser.

    "La théorie selon laquelle les FRB proviennent de magnétars a été développée en partie parce que le FRB 121102 précédent provenait d'un environnement actif de formation d'étoiles, où de jeunes magnétars peuvent se former dans les supernovae des étoiles massives, " dit Ravi. " Mais la galaxie hôte de FRB 190523 est plus douce en comparaison. "

    Finalement, pour résoudre le mystère des FRB, les astronomes espèrent découvrir plus d'exemples de leurs galaxies hôtes.

    "Avec le Deep Synoptic Array complet, nous allons trouver et localiser les FRB tous les quelques jours, " dit Gregg Hallinan, directeur d'OVRO et professeur d'astronomie à Caltech. "C'est une période passionnante pour les découvertes FRB."

    Les chercheurs disent également que les FRB peuvent être utilisés pour étudier la quantité et la répartition de la matière dans notre univers, qui nous en dira plus sur les environnements dans lesquels les galaxies se forment et évoluent. Alors que les ondes radio des FRB se dirigent vers la Terre, la matière intervenante fait que certaines des longueurs d'onde se déplacent plus rapidement que d'autres; les longueurs d'onde se dispersent de la même manière qu'un prisme disperse la lumière dans un arc-en-ciel. La quantité de dispersion indique aux astronomes exactement combien de matière il y a entre les sources FRB et la Terre.

    "La plus grande partie de la matière dans l'univers est diffuse, chaud, et en dehors des galaxies, " dit Ravi. " Cet état de la matière, bien que pas "sombre, ' est difficile à observer directement. Cependant, ses effets sont clairement imprimés sur chaque FRB, y compris celui que nous avons détecté à une si grande distance."


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