L'un des rares et brefs sursauts d'ondes radio cosmiques qui ont intrigué les astronomes depuis qu'ils ont été détectés pour la première fois il y a près de 10 ans a finalement été lié à une source :une galaxie naine plus ancienne à plus de 3 milliards d'années-lumière de la Terre.

rafales radio rapides, qui clignotent pendant quelques millisecondes, fait sensation parmi les astronomes car ils semblaient venir de l'extérieur de notre galaxie, ce qui signifie qu'ils devraient être très puissants pour être vus de la Terre, et parce qu'aucun des premiers observés n'a jamais été revu.

Une rafale répétée a été découverte en 2012, cependant, offrir l'opportunité à une équipe de chercheurs de surveiller à plusieurs reprises sa zone du ciel avec le Karl Jansky Very Large Array au Nouveau-Mexique et l'antenne parabolique d'Arecibo à Porto Rico, dans l'espoir de localiser son emplacement.

Grâce au développement d'un logiciel d'enregistrement de données à haute vitesse et d'analyse de données en temps réel par une université de Californie, Berkeley, astronome, le VLA a détecté l'année dernière un total de neuf sursauts sur une période d'un mois, suffisant pour le localiser à moins d'un dixième de seconde d'arc. Ensuite, de plus grands réseaux d'interféromètres radio européens et américains l'ont localisé à un centième de seconde d'arc, dans une région d'environ 100 années-lumière de diamètre.

L'imagerie profonde de cette région par le télescope Gemini North à Hawaï a révélé une galaxie naine optiquement faible que le VLA a ensuite découverte émettant également en continu des ondes radio de faible niveau, typique d'une galaxie avec un noyau actif peut-être indicatif d'un trou noir supermassif central. La galaxie a une faible abondance d'éléments autres que l'hydrogène et l'hélium, suggérant une galaxie qui s'est formée pendant l'âge moyen de l'univers.

L'origine d'un sursaut radio rapide dans ce type de galaxie naine suggère un lien avec d'autres événements énergétiques qui se produisent dans des galaxies naines similaires, a déclaré Casey Law, co-auteur et astronome de l'UC Berkeley, qui a dirigé le développement du système d'acquisition de données et créé le logiciel d'analyse pour rechercher des éclats ponctuels.

Étoiles explosives extrêmement brillantes, appelées supernovae superlumineuses, et de longs sursauts gamma se produisent également dans ce type de galaxie, il a noté, et les deux sont supposés être associés à un massif, étoiles à neutrons hautement magnétiques et à rotation rapide appelées magnétars. Les étoiles à neutrons sont denses, objets compacts créés dans des explosions de supernova, vu principalement comme des pulsars, car ils émettent des impulsions radio périodiques lorsqu'ils tournent.

"Tous ces fils pointent vers l'idée que dans cet environnement, quelque chose génère ces magnétars, " Law a dit. " Il pourrait être créé par une supernova superlumineuse ou un long sursaut de rayons gamma, et puis plus tard, au fur et à mesure qu'il évolue et que sa rotation ralentit un peu, il produit ces rafales radio rapides ainsi qu'une émission radio continue alimentée par ce spindown. Plus tard dans la vie, on dirait les magnétars que l'on voit dans notre galaxie, qui ont des champs magnétiques extrêmement puissants mais tournent davantage comme des pulsars ordinaires."

Dans cette interprétation, il a dit, les sursauts radio rapides sont comme les crises de colère d'un tout-petit.

Ce n'est qu'une théorie, toutefois. Il y en a bien d'autres, bien que les nouvelles données excluent plusieurs explications suggérées pour la source de ces sursauts.

"Nous sommes les premiers à montrer qu'il s'agit d'un phénomène cosmologique. Ce n'est pas quelque chose dans notre arrière-cour. Et nous sommes les premiers à voir où cette chose se passe, dans cette petite galaxie, ce qui je pense est une surprise, " Law a déclaré. "Maintenant, notre objectif est de comprendre pourquoi cela se produit."

Loi, le chef d'équipe Shami Chatterjee de l'Université Cornell et d'autres astronomes de l'équipe présenteront leurs découvertes aujourd'hui lors de la réunion de l'American Astronomical Society à Grapevine, Texas, dans la revue scientifique La nature , et dans deux documents d'accompagnement à paraître dans le Lettres de revues astrophysiques .

À la recherche de transitoires

Les sursauts radio rapides sont très énergétiques - bien que pas assez énergétiques pour détruire une étoile - et de très courte durée, durant une à cinq millisecondes. Ces sursauts d'ondes radio sont restés un mystère depuis que le premier a été découvert en 2007 par des chercheurs récurant les données archivées du radiotélescope australien Parkes à la recherche de nouveaux pulsars. L'éclatement qu'ils ont trouvé s'est produit en 2001.

Il y a maintenant 18 rafales radio rapides connues, tous découverts à l'aide de radiotélescopes à antenne unique qui sont incapables de localiser l'objet avec une précision suffisante pour permettre à d'autres observatoires d'identifier son environnement hôte ou de le trouver à d'autres longueurs d'onde. Le premier et le seul sursaut répétitif connu, nommé FRB 121102, a été découvert dans la constellation Auriga en novembre 2012 à l'observatoire d'Arecibo à Porto Rico, et s'est reproduit à plusieurs reprises.

Law travaille depuis quelques années sur des méthodes pour trouver rapidement des sursauts radio transitoires comme ceux-ci, qui nécessitent la collecte d'environ un téraoctet de données par heure. Au VLA, il utilise actuellement 24 unités centrales de traitement informatique (CPU) en parallèle, à la fois pour enregistrer et rechercher les données pour de brèves rafales radio.

"Le thème général, d'abord avec le Allen Telescope Array et maintenant avec le VLA, est d'utiliser ces interféromètres comme caméras à grande vitesse, prendre la capacité d'imagerie sensible du télescope, augmenter le débit de données et améliorer nos algorithmes pour accéder à ces transitoires à l'échelle de la milliseconde, ", a-t-il déclaré. "Nous avons vraiment fait de gros efforts pour capturer ce flux de données de téraoctets par heure de manière fiable et avons mis en place une plate-forme en temps réel pour extraire ces rafales rapides très faibles de ce flux de données massif."

La première rafale a été trouvée dans les données quelques heures seulement après son enregistrement le 23 août. dit la loi.

"Nous avons observé environ 40 heures plus tôt l'année dernière et n'avons rien vu, " a-t-il dit. " Ensuite, nous avons commencé une nouvelle campagne à l'automne 2016, et dans notre première observation nous en avons vu un. Ensuite, nous avons observé pendant encore 40 heures environ et avons vu huit autres sursauts. Alors cette chose s'est soudainement allumée."

Law espère bientôt passer à 64 GPU dédiés et plus puissants - des unités de traitement graphique - afin que l'analyse en temps réel soit possible.

Alors que Law a son hypothèse favorite sur l'origine des sursauts radio rapides - un magnétar entouré soit de matériau éjecté par une explosion de supernova, soit de matériau éjecté par un pulsar résultant - il existe d'autres possibilités. Une alternative est le noyau actif de la galaxie, avec une émission radio provenant de jets de matière émis par la région entourant un trou noir supermassif. La source du sursaut radio rapide se trouve à moins de 100 années-lumière des émissions radio continues du cœur de la galaxie, suggérant qu'ils sont identiques ou physiquement associés les uns aux autres.

"Trouver la galaxie hôte de ce FRB, et sa distance, est un grand pas en avant, mais nous avons encore beaucoup à faire avant de bien comprendre ce que sont ces choses, " a déclaré Chatterjee.

Les autres membres de l'équipe sont l'Observatoire national de radioastronomie, une installation de la National Science Foundation exploitée dans le cadre d'un accord de coopération par des universités associées, Inc. ; Université de Virginie-Occidentale; Université McGill à Montréal, Canada; et l'Institut néerlandais de radioastronomie.