Cet orage de foudre cosmique se produit tout autour de nous. Quelque part dans le ciel terrestre, il y a une impulsion qui clignote et s'éteint l'instant suivant. Ces éclats, qui doit être mesurée avec des radiotélescopes et durer un millième de seconde, sont l'un des plus grands mystères de l'astrophysique. Les scientifiques doutent que des extraterrestres militants combattent "Star Wars" dans l'immensité de l'espace. Mais d'où viennent ces phénomènes - surnommés « sursauts radio rapides » par les experts - ?

Dans la ville de Parkes, un gigantesque bol en treillis s'élève dans le ciel. En 2001, ce radiotélescope de 64 mètres de diamètre (autrefois le plus grand radiotélescope entièrement mobile de l'hémisphère sud) a enregistré un mystérieux sursaut radio—et personne ne l'a remarqué ! Ce n'est que cinq ans plus tard que l'astrophysicien Duncan Lorimer et son étudiant David Narkevic ont trouvé la signature du signal dans les données du télescope plus ou moins par hasard. Même à ce moment là, les spécialistes n'arrivaient pas à comprendre le phénomène. Mais ce n'était pas le seul « éclatement de Lorimer ».

"Nous en connaissons maintenant plus d'une centaine, " précise Laura Spitler. Depuis mars 2019, le chercheur a dirigé un groupe Lise Meitner sur ce sujet à l'Institut Max Planck de radioastronomie. Spitler se consacre à ces scintillements éphémères dans l'espace depuis de nombreuses années. Sous sa direction, une équipe internationale a découvert le premier sursaut radio rapide (FRB) sur la sphère céleste nord dans la constellation de Fuhrmann en 2014. Les astronomes avaient utilisé la parabole du télescope d'Arecibo à Porto Rico. L'antenne, qui mesure 305 m de diamètre, est fermement ancré dans une vallée naturelle et ne peut se concentrer que sur une section relativement petite du firmament.

"Statistiquement parlant, il ne devrait y avoir que sept éruptions par minute réparties dans le ciel. Il faut donc beaucoup de chance pour aligner votre télescope à la bonne position au bon moment, " a déclaré Spitler après l'annonce de la découverte. Les propriétés des sursauts radio et leur fréquence dérivée des mesures étaient en parfait accord avec ce que les astronomes avaient découvert sur toutes les éruptions précédemment observées.

En réalité, les hypothèses statistiques ont été confirmées; selon ceux-ci, environ. dix, On pensait que 000 de ces phénomènes cosmiques inhabituels éclataient chaque jour dans le firmament terrestre. Le nombre étonnamment élevé résulte de calculs de la quantité de ciel qu'il faudrait observer et pendant combien de temps afin d'expliquer les découvertes comparativement peu nombreuses faites jusqu'à présent.

La mesure d'Arecibo a également levé les derniers doutes quant à savoir si les sursauts radio provenaient vraiment des profondeurs de l'univers. Après les premières rafales enregistrées, les scientifiques ont conclu qu'ils étaient générés dans une zone éloignée de la Voie lactée. Cela a été déduit d'un effet appelé dispersion plasmatique. Lorsque les signaux radio parcourent une longue distance à travers l'univers, ils rencontrent de nombreux électrons libres situés dans l'espace entre les étoiles.

Finalement, la vitesse de propagation des ondes radio à basses fréquences diminue de manière caractéristique. Par exemple, lors du sursaut de rayonnement susmentionné découvert avec le télescope d'Arecibo, cette dispersion était trois fois plus importante que ce à quoi on pourrait s'attendre d'une source située dans la Voie lactée. Si la source était située dans la galaxie, la matière interstellaire contribuerait à environ 33% pour la source d'Arecibo.

Mais quelle est l'origine des sursauts radio ? Les astrophysiciens ont conçu divers scénarios, tous plus ou moins exotiques. Beaucoup d'entre eux tournent autour des étoiles à neutrons. Ce sont les restes d'explosions massives de soleils massifs comme des supernovae, seulement 30 km. Dans ces domaines, la matière est si dense que sur Terre, une cuillère à café de sa matière pèserait à peu près autant que le massif de la Zugspitze. Les étoiles à neutrons tournent rapidement autour de leurs axes. Certains d'entre eux ont des champs magnétiques exceptionnellement puissants.

Par exemple, des sursauts radio rapides pourraient se produire lors d'une supernova, mais aussi lors de la fusion de deux étoiles à neutrons dans un système stellaire binaire proche, lorsque les champs magnétiques des deux étoiles individuelles s'effondrent. En outre, une étoile à neutrons pourrait s'effondrer davantage dans un trou noir, émettant une rafale.

Ces scripts scientifiques semblent plausibles à première vue. Cependant, ils ont un défaut :ils ne prédisent qu'une seule rafale radio à la fois. "Si le flash a été généré lors d'un événement cataclysmique qui détruit la source, une seule rafale par source peut être attendue, " dit Laura Spitler. En effet, dans les premières années, il y avait toujours des épidémies uniques - jusqu'en 2014, une rafale appelée FRB 121102 a été mise en ligne. En 2016, Spitler et son équipe ont observé qu'il s'agissait du premier « répéteur, " une rafale avec des impulsions répétées. " Ceci a réfuté tous les modèles qui expliquent le FRB comme la conséquence d'un événement catastrophique, " dit Spitler.

Le FRB 121102, découvert au télescope d'Arecibo, a en outre été observé par les chercheurs avec le Very Large Array au Nouveau-Mexique. Après 80 heures de temps de mesure, ils ont enregistré neuf rafales et déterminé la position avec une précision d'une seconde d'arc. A cette position dans le ciel, il y a une source radio à rayonnement permanent ; les images optiques montrent une faible galaxie à environ trois milliards d'années-lumière.

Avec un diamètre de seulement 13, 000 années-lumière, ce système stellaire est l'un des nains; la Voie lactée est environ dix fois plus grande. "Toutefois, de nombreuses nouvelles étoiles et peut-être même des étoiles particulièrement grandes naissent dans cette galaxie. Cela pourrait être une indication de la source des rafales radio, " dit Spitler.

Le chercheur pense aux pulsars, des phares cosmiques qui émettent régulièrement des rayonnements radio. Derrière eux se trouvent à nouveau des étoiles à neutrons en rotation rapide avec de forts champs magnétiques. Si l'axe de rotation et l'axe du champ magnétique d'un tel objet s'écartent l'un de l'autre, un faisceau radio groupé peut être produit. Chaque fois que ce projecteur naturel balaie la Terre, les astronomes mesurent une impulsion courte.

Les rafales de la plupart des pulsars radio sont trop faibles pour être détectées à grande distance. Ce n'est pas le cas des "impulsions géantes" particulièrement courtes et extrêmement fortes. Un excellent exemple de cette classe d'objets est le pulsar de crabe, qui est né dans une explosion de supernova observée en 1054 après JC. Ses impulsions seraient visibles même depuis les galaxies voisines.

"Un modèle prometteur suggère que les sursauts radio rapides sont beaucoup plus forts et plus rares que les impulsions géantes des étoiles à neutrons extragalactiques similaires au pulsar du crabe. Ou même des plus jeunes et plus énergétiques comme celle-ci, " dit Spitler. " La galaxie d'origine de FRB 121102 correspond à ce modèle car elle a le potentiel de produire les bonnes étoiles pour devenir des étoiles à neutrons à la fin de leur vie. "

Mais si ce modèle est correct est littéralement écrit dans les étoiles. La clarification n'est pas plus simple. Néanmoins, les observations continuent. Par exemple, les antennes radio du réseau européen VLBI ont examiné un autre répéteur à l'été 2019. FRB 180916.J0158+65 a montré pas moins de quatre irruptions de rayonnement au cours des cinq heures d'observation. Chacun a duré moins de deux millisecondes.

Le foyer de ce sursaut radio se trouve dans une galaxie spirale à environ 500 millions d'années-lumière. Cela en fait le plus proche observé jusqu'à présent même si cette distance semble « astronomique ». Il s'avère également qu'il y a apparemment un taux élevé de naissances d'étoiles autour du sursaut.

La position dans la galaxie diffère de celle de tous les autres sursauts étudiés jusqu'à présent. En d'autres termes :Apparemment, les FRB éclatent dans toutes sortes de régions cosmiques et d'environnements divers. "C'est l'une des raisons pour lesquelles il n'est toujours pas clair si toutes les rafales ont le même type de source ou sont générées par les mêmes processus physiques, " dit Spitler. " Le mystère de leur origine demeure. "