Les dernières observations d'Insight-HXMT ont été publiées en ligne dans Astronomie de la nature le 18 février. Insight-HXMT a découvert le tout premier sursaut de rayons X associé à un sursaut radio rapide (FRB) et a identifié qu'il provenait du répéteur soft-gamma (SGR) J1935+2154, qui est un magnétar dans notre Voie Lactée.

Insight-HXMT est le premier à identifier la structure à double pic de ce sursaut de rayons X comme la contrepartie à haute énergie de FRB 200428. Cette découverte, ainsi que les résultats d'autres télescopes, prouve que les FRB peuvent provenir de sursauts magnétar, résolvant ainsi l'énigme de longue date concernant l'origine des FRB.

Ces résultats d'Insight-HXMT permettent également d'expliquer le mécanisme d'émission des FRB, ainsi que le mécanisme de déclenchement des sursauts magnétar.

Ce travail a été mené par des scientifiques de l'Institut de physique des hautes énergies (IHEP) de l'Académie chinoise des sciences, Université Normale de Beijing, Université du Nevada Las Vegas, Université Tsinghua et autres institutions.

FRB, découvert pour la première fois en 2007, sont un grand mystère en astronomie. Ils libèrent une énorme quantité d'énergie en seulement quelques millisecondes. Une centaine d'événements de ce type ont été détectés dans différentes régions de notre univers. De plus, des FRB répétés ont été trouvés dans la même direction.

Compte tenu du champ de vision étroit des radiotélescopes, le taux d'événements des FRB est très élevé :chaque jour, des milliers de ces sursauts atteignent la Terre. Cependant, avant cette découverte par Insight-HXMT et plusieurs autres instruments spatiaux à rayons X, aucun rayonnement FRB à aucune autre longueur d'onde n'a jamais été détecté, et tous les FRB avec une assez bonne localisation provenaient de sources extragalactiques éloignées, dont l'identité et la nature sont encore inconnues. L'origine et les mécanismes de ces phénomènes mystérieux constituent aujourd'hui l'une des plus grandes questions de l'astronomie.

Les scientifiques ont proposé de nombreux modèles pour expliquer l'origine physique des FRB, comme la fusion de deux objets compacts, l'effondrement d'une étoile compacte, éclats de magnétar, la collision d'une étoile à neutrons et d'un astéroïde, ou même des signaux d'extraterrestres. Dans les années récentes, plus d'observations ont révélé plus de propriétés des FRB, intensifier le débat sur leur origine.

Afin de comprendre la nature des FRB, nous devons répondre à deux questions :quelle est la source des FRB, et à quoi ressemblent les FRB dans d'autres bandes de fréquences ?

Le 28 avril, 2020 à 14h34 GMT, l'expérience canadienne CHIME et l'expérience STARE2 aux États-Unis ont détecté indépendamment un FRB très brillant, qui a été nommé FRB 200428. Il venait à peu près de la même direction que le magnétar galactique SGR J1935+2154. Sur la base de la mesure de dispersion du FRB, la source de ce FRB était localisée à environ 30, à 000 années-lumière, ce qui correspond approximativement à la distance jusqu'à SGR J1935+2154.

Les magnétars sont un groupe d'étoiles à neutrons avec des champs magnétiques de surface extrêmes qui sont environ 100 000 milliards de fois plus forts que le champ magnétique terrestre. Lorsqu'il est actif, un magnétar peut émettre de brèves rafales de rayons X brillantes. Par conséquent, les théoriciens spéculent que les magnétars peuvent également émettre des FRB. A la mi-avril 2020, SGR J1935+2154 est entré dans une nouvelle période active et des centaines de sursauts de rayons X ont été libérés.

En réponse à cette opportunité, Insight-HXMT a changé son plan d'observation et a commencé une observation de pointage de très longue durée de SGR J1935+2154. Environ 8,6 secondes avant FRB 200428, Insight-HXMT a détecté une rafale de rayons X très brillante de SGR J1935+2154. Ce sursaut de rayons X a également été détecté par le satellite européen INTEGRAL, le détecteur russe Konus-Wind et le satellite italien AGILE.

La différence de temps est cohérente avec le retard du signal radio dû au milieu interstellaire. Cela indique que les émissions de rayons X et radio proviennent de la même explosion.

Par ailleurs, Insight-HXMT a bien pu localiser ce sursaut de rayons X brillant grâce à la conception unique de ses collimateurs, prouvant ainsi que le sursaut de rayons X et le FRB 200428 provenaient du magnétar SGR J1935+2154. Cela représente non seulement la première source confirmée d'un FRB, mais aussi le premier FRB originaire de notre Galaxie. C'est une étape importante dans la compréhension de la nature des FRB et des magnétars. La découverte de FRB 200428 et les recherches connexes ont été reconnues comme l'une des 10 meilleures découvertes de 2020 par La nature et Science .

En comparaison avec les données d'observation d'autres satellites à haute énergie, les données d'observation sur FRB 200428 d'Insight-HXMT sont les plus riches statistiquement et couvrent la bande d'énergie la plus large, fournissant ainsi les informations temporelles et spectrales les plus détaillées sur le sursaut de rayons X.

Insight-HXMT est l'un des deux satellites qui ont localisé indépendamment ce sursaut de rayons X, montrant une précision beaucoup plus grande que deux radiotélescopes qui ont détecté FRB 200428. Insight-HXMT a également détecté, dans la courbe de lumière de ce sursaut de rayons X, deux pointes de rayons X très étroitement alignées temporellement avec le FRB, un résultat confirmé plus tard par d'autres données satellitaires.

Finalement, Insight-HXMT est le seul instrument fournissant des données pour une analyse détaillée de l'évolution spectrale de ce sursaut de rayons X. Spécifiquement, le spectre de rayons X de ces deux pointes est significativement différent des spectres des autres parties du sursaut ainsi que de la majorité des sursauts de rayons X des magnétars. Ces résultats sont essentiels pour comprendre le mécanisme physique des FRB.

En résumé, Insight-HXMT a découvert que ce sursaut de rayons X provient du magnétar SGR J1935+2154, les deux pointes de ce sursaut de rayons X sont la contrepartie à haute énergie de FRB 200428, et le spectre de ce sursaut de rayons X est spécial. Ces observations montrent également que Insight-HXMT est très puissant en tant qu'observatoire spatial.

Insight-HXMT est le premier observatoire chinois à rayons X dans l'espace. Il a été proposé pour la première fois par LI Tipei et WU Mei de l'IHEP en 1993. Insight-HXMT est financé par la China National Space Administration et le CAS. L'IHEP est responsable des charges utiles des satellites, le centre de données scientifiques et la recherche scientifique. L'Académie chinoise des technologies spatiales est le constructeur de la plate-forme satellite Insight-HXMT. Université de Tsinghua, le Centre national des sciences spatiales, L'Université normale de Pékin et d'autres instituts ont également contribué à la mission Insight-HXMT. L'étalonnage des détecteurs à bord d'Insight-HXMT a été soutenu par le National Institute of Metrology, l'Université de Ferrara en Italie et l'Institut Max Planck de physique extraterrestre.

Depuis son lancement le 15 juin, 2017, Insight-HXMT fonctionne avec succès en orbite depuis plus de 3,5 ans. Il a obtenu une série de résultats scientifiques importants sur les trous noirs, étoiles à neutrons et autres phénomènes.

Comme Insight-HXMT fonctionne sans problème en orbite, la mission spatiale Enhanced X-ray Timing and Polarimetry (eXTP), développé par l'IHEP et de nombreuses autres institutions partenaires nationales et internationales, est entré en phase B (phase de conception), après plus de 10 ans d'études préliminaires et de développement technologique clé. Il augmentera la capacité d'étude des étoiles à neutrons et des trous noirs d'un ordre de grandeur ou plus, par rapport à d'autres satellites similaires.

eXTP amènera la Chine et le consortium international eXTP à la frontière de l'astronomie spatiale à haute énergie. Les homologues à haute énergie des FRB extragalactiques sont très faibles en raison de leur grande distance. eXTP sera un instrument idéal pour les détecter.