rafales radio rapides, ou FRB—puissants, Les ondes radio d'une milliseconde provenant de l'espace lointain à l'extérieur de la Voie lactée ont été parmi les phénomènes astronomiques les plus mystérieux jamais observés. Depuis que les FRB ont été découverts pour la première fois en 2007, des astronomes du monde entier ont utilisé des radiotélescopes pour retracer les sursauts et chercher des indices sur leur origine et la manière dont ils sont produits.

L'astrophysicien de l'UNLV Bing Zhang et des collaborateurs internationaux ont récemment observé certaines de ces sources mystérieuses, qui a conduit à une série de découvertes révolutionnaires rapportées dans la revue Nature qui pourraient enfin faire la lumière sur le mécanisme physique des FRB.

Le premier papier, pour lequel Zhang est un auteur correspondant et un théoricien de premier plan, a été publié dans le numéro du 28 octobre de La nature .

"Il y a deux questions principales concernant l'origine des FRB, " dit Zhang, dont l'équipe a fait l'observation à l'aide du télescope sphérique à ouverture de cinq cents mètres (FAST) du Guizhou, Chine. "Le premier est de savoir quels sont les moteurs des FRB et le second quel est le mécanisme de production des FRB. Nous avons trouvé la réponse à la deuxième question dans cet article."

Deux théories concurrentes ont été proposées pour interpréter le mécanisme des FRB. Une théorie est qu'ils sont similaires aux sursauts gamma (GRB), les explosions les plus puissantes de l'univers. L'autre théorie les assimile davantage à des pulsars radio, qui sont des étoiles à neutrons en rotation qui émettent de la lumière, impulsions radio cohérentes. Les modèles de type GRB prédisent un angle de polarisation non variable au sein de chaque salve tandis que les modèles de type pulsar prédisent des variations de l'angle de polarisation.

L'équipe a utilisé FAST pour observer une source FRB répétitive et en a découvert 11 sursauts. Étonnamment, sept des 11 sursauts lumineux ont montré des variations d'angle de polarisation diverses au cours de chaque sursaut. Les angles de polarisation variaient non seulement dans chaque salve, les modèles de variation étaient également divers parmi les salves.

"Nos observations excluent essentiellement les modèles de type GRB et offrent un support aux modèles de type pulsar, " a déclaré K.-J. Lee de l'Institut Kavli d'astronomie et d'astrophysique, Université de Pékin, et auteur correspondant de l'article.

Quatre autres articles sur les FRB ont été publiés dans Nature le 4 novembre. Il s'agit notamment de plusieurs articles de recherche publiés par l'équipe FAST dirigée par Zhang et des collaborateurs des Observatoires astronomiques nationaux de Chine et de l'Université de Pékin. Des chercheurs affiliés à l'expérience canadienne de cartographie de l'intensité de l'hydrogène (CHIME) et au groupe Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2 (STARE2) se sont également associés pour les publications.

"Tout comme le premier article a fait progresser notre compréhension du mécanisme derrière les FRB, ces papiers ont résolu le défi de leur origine mystérieuse, " a expliqué Zhang.

Les magnétars sont incroyablement denses, étoiles à neutrons de la taille d'une ville qui possèdent les champs magnétiques les plus puissants de l'univers. Les magnétars produisent occasionnellement de courts sursauts de rayons X ou de rayons gamma mous par dissipation de champs magnétiques, ils ont donc longtemps été supposés être des sources plausibles pour alimenter les FRB pendant les rafales à haute énergie.

La première preuve concluante de cela est venue le 28 avril, 2020, lorsqu'une rafale radio extrêmement brillante a été détectée à partir d'un magnétar assis juste dans notre arrière-cour - à une distance d'environ 30, 000 années-lumière de la Terre dans la Voie Lactée. Comme prévu, le FRB a été associé à un sursaut de rayons X brillant.

"Nous savons maintenant que les objets les plus magnétisés de l'univers, les soi-disant magnétars, peut produire au moins une partie ou peut-être tous les FRB dans l'univers, " dit Zhang.

L'événement a été détecté par CHIME et STARE2, deux réseaux de télescopes avec de nombreux petits radiotélescopes adaptés à la détection d'événements lumineux sur une grande partie du ciel.

L'équipe de Zhang utilise FAST pour observer la source magnétar depuis un certain temps. Malheureusement, lorsque le FRB s'est produit, FAST ne regardait pas la source. Néanmoins, FAST a fait des découvertes intrigantes de « non-détection » et les a signalées dans l'une des publications du 4 novembre. La nature des articles. Lors de la campagne d'observation FAST, il y a eu 29 autres sursauts de rayons X émis par le magnétar. Cependant, aucun de ces sursauts n'était accompagné d'un sursaut radio.

"Nos non-détections et les détections par les équipes CHIME et STARE2 dressent un tableau complet des associations FRB-magnétar, " dit Zhang.

Pour mettre le tout en perspective, Zhang a également travaillé avec Nature pour publier une revue à auteur unique des différentes découvertes et de leurs implications pour le domaine de l'astronomie.

"Grâce aux récentes percées observationnelles, les théories FRB peuvent enfin être revues de manière critique, " a déclaré Zhang. " Les mécanismes de production des FRB sont considérablement réduits. Encore, de nombreuses questions ouvertes demeurent. Ce sera un domaine passionnant dans les années à venir."