Conception d'artiste d'un magnétar -- une étoile à neutrons superdense avec un champ magnétique extrêmement puissant. Dans cette illustration, le magnétar émet une rafale de rayonnement. Crédit :Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF
Les astronomes utilisant le Very Long Baseline Array (VLBA) de la National Science Foundation ont effectué la première mesure géométrique directe de la distance à un magnétar dans notre galaxie de la Voie lactée - une mesure qui pourrait aider à déterminer si les magnétars sont les sources de la longue et mystérieuse Fast Radio rafales (FRB).
Les magnétars sont une variété d'étoiles à neutrons - les restes superdenses d'étoiles massives qui ont explosé en supernovae - avec des champs magnétiques extrêmement puissants. Un champ magnétique magnétar typique est mille milliards de fois plus fort que le champ magnétique terrestre, faisant des magnétars les objets les plus magnétiques de l'Univers. Ils peuvent émettre de fortes rafales de rayons X et de rayons gamma, et sont récemment devenus un candidat de premier plan pour les sources de FRB.
Un magnétar appelé XTE J1810-197, découvert en 2003, a été le premier des six objets de ce type à émettre des impulsions radio. Il l'a fait de 2003 à 2008, puis cessa pendant une décennie. En décembre 2018, il a recommencé à émettre des impulsions radio lumineuses.
Une équipe d'astronomes a utilisé le VLBA pour observer régulièrement XTE J1810-197 de janvier à novembre 2019, puis à nouveau en mars et avril 2020. En observant le magnétar des côtés opposés de l'orbite terrestre autour du Soleil, ils ont pu détecter un léger décalage de sa position apparente par rapport à des objets d'arrière-plan beaucoup plus éloignés. Cet effet, appelé parallaxe, permet aux astronomes d'utiliser la géométrie pour calculer directement la distance de l'objet.
"C'est la première mesure de parallaxe pour un magnétar, et montre qu'il fait partie des magnétars les plus proches connus, à environ 8 100 années-lumière, ce qui en fait une cible de choix pour de futures études, " dit Hao Ding, un étudiant diplômé de l'Université de technologie de Swinburne en Australie.
En observant un objet des côtés opposés de l'orbite de la Terre autour du Soleil, comme illustré dans la conception de cet artiste, les astronomes ont pu détecter le léger décalage de la position apparente de l'objet par rapport à des objets d'arrière-plan beaucoup plus éloignés. Cet effet, appelé parallaxe, permet ensuite aux scientifiques d'utiliser la géométrie pour calculer directement la distance à l'objet - dans ce cas un magnétar au sein de notre propre galaxie de la Voie lactée. L'illustration n'est pas à l'échelle. Crédit :Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF
Le 28 avril, un magnétar différent, appelé SGR 1935+2154, a émis une brève rafale radio qui a été la plus forte jamais enregistrée à l'intérieur de la Voie lactée. Bien qu'ils ne soient pas aussi puissants que les FRB provenant d'autres galaxies, ce sursaut a suggéré aux astronomes que les magnétars pourraient générer des FRB.
Les sursauts radio rapides ont été découverts pour la première fois en 2007. Ils sont très énergétiques, et durent au plus quelques millisecondes. La plupart sont venus de l'extérieur de la Voie lactée. Leur origine reste inconnue, mais leurs caractéristiques ont indiqué que l'environnement extrême d'un magnétar pouvait les générer.
"Avoir une distance précise à ce magnétar signifie que nous pouvons calculer avec précision la force des impulsions radio qui en proviennent. S'il émet quelque chose de similaire à un FRB, nous saurons à quel point ce pouls est fort, " a déclaré Adam Deller, également de l'Université de Swinburne. "Les FRB varient dans leur force, nous aimerions donc savoir si une impulsion magnétar se rapproche ou chevauche la force des FRB connus, " il ajouta.
"Une clé pour répondre à cette question sera d'obtenir plus de distances aux magnétars, afin que nous puissions élargir notre échantillon et obtenir plus de données. Le VLBA est l'outil idéal pour cela, " dit Walter Brisken, de l'Observatoire national de radioastronomie.
En outre, "Nous savons que les pulsars, comme celui de la célèbre Nébuleuse du Crabe, émettre des impulsions géantes, ' beaucoup plus forts que leurs habituels. Déterminer les distances aux magnétars nous aidera à comprendre ce phénomène, et découvrez si les FRB sont peut-être l'exemple le plus extrême d'impulsions géantes, " a dit Ding.
Le but ultime est de déterminer le mécanisme exact qui produit les FRB, disaient les scientifiques.
