Pour apercevoir une rafale radio rapide, il faut être extrêmement chanceux pour savoir où et quand vous pointez votre antenne parabolique. rafales radio rapides, ou FRB, sont des éclairs de lumière étrangement brillants, enregistrement dans la bande radio du spectre électromagnétique, qui flamboie pendant quelques millisecondes avant de disparaître sans laisser de trace.

Ces balises brèves et mystérieuses ont été repérées dans des parties diverses et éloignées de l'univers, ainsi que dans notre propre galaxie. Leurs origines sont inconnues, et leur apparence est imprévisible. Depuis la découverte du premier en 2007, les radioastronomes n'ont aperçu qu'environ 140 sursauts dans leurs télescopes.

Maintenant, un grand radiotélescope stationnaire en Colombie-Britannique a presque quadruplé le nombre de sursauts radio rapides découverts à ce jour. Le télescope, connu sous le nom de CHIME, pour l'expérience canadienne de cartographie de l'intensité de l'hydrogène, a détecté 535 nouvelles rafales radio rapides au cours de sa première année de fonctionnement, entre 2018 et 2019.

Scientifiques de la collaboration CHIME, y compris des chercheurs du MIT, ont rassemblé les nouveaux signaux dans le premier catalogue FRB du télescope, qu'ils présenteront cette semaine à la réunion de l'American Astronomical Society.

Le nouveau catalogue élargit considérablement la bibliothèque actuelle des FRB connus, et donne déjà des indices sur leurs propriétés. Par exemple, les sursauts nouvellement découverts semblent appartenir à deux classes distinctes :ceux qui se répètent, et ceux qui ne le font pas. Les scientifiques ont identifié 18 sources FRB qui ont éclaté à plusieurs reprises, tandis que le reste semble être unique. Les répéteurs sont également différents, chaque rafale dure légèrement plus longtemps et émet des fréquences radio plus focalisées que les rafales d'un seul, FRB non répétitifs.

Ces observations suggèrent fortement que les répéteurs et les ponctuels proviennent de mécanismes et de sources astrophysiques distincts. Avec plus d'observations, les astronomes espèrent bientôt cerner les origines extrêmes de ces signaux curieusement brillants.

"Avant CHIME, il y avait moins de 100 FRB découverts au total ; maintenant, après un an d'observation, nous en avons découvert des centaines d'autres, " déclare Kaitlyn Shin, membre de CHIME, un étudiant diplômé du département de physique du MIT. "Avec toutes ces sources, nous pouvons vraiment commencer à avoir une idée de ce à quoi ressemblent les FRB dans leur ensemble, quelle astrophysique pourrait être à l'origine de ces événements, et comment ils peuvent être utilisés pour étudier l'univers à l'avenir."

Voir des flashs

CHIME comprend quatre antennes radio massives paraboliques, à peu près la taille et la forme des half-pipes de snowboard, situé à l'Observatoire fédéral de radioastrophysique en Colombie-Britannique, Canada. CHIME est un tableau stationnaire, sans pièces mobiles. Le télescope reçoit chaque jour des signaux radio de la moitié du ciel pendant la rotation de la Terre. Alors que la plupart de la radioastronomie se fait en faisant pivoter une grande parabole pour focaliser la lumière de différentes parties du ciel, CHIME regarde, immobile, Au ciel, et concentre les signaux entrants à l'aide d'un corrélateur, un puissant processeur de signalisation numérique qui peut traiter d'énormes quantités de données, à une vitesse d'environ 7 térabits par seconde, équivalent à quelques pour cent du trafic Internet mondial.

« Le traitement numérique du signal est ce qui permet à CHIME de reconstruire et de « regarder » dans des milliers de directions simultanément, " dit Kiyoshi Masui, professeur assistant de physique au MIT, qui dirigera la présentation de la conférence du groupe. "C'est ce qui nous aide à détecter les FRB mille fois plus souvent qu'un télescope traditionnel."

Au cours de la première année de fonctionnement, CHIME a détecté 535 nouvelles rafales radio rapides. Lorsque les scientifiques ont cartographié leurs emplacements, ils ont découvert que les rafales étaient uniformément réparties dans l'espace, semblant surgir de n'importe quelle partie du ciel. À partir des FRB que CHIME a pu détecter, les scientifiques ont calculé que les sursauts radio rapides, assez brillant pour être vu par un télescope comme CHIME, se produisent à un taux d'environ 9, 000 par jour dans tout le ciel - l'estimation la plus précise du taux global de FRB à ce jour.

"C'est un peu la belle chose à propos de ce domaine - les FRB sont vraiment difficiles à voir, mais ils ne sont pas rares, " dit Masui, qui est membre de l'Institut Kavli du MIT pour l'astrophysique et la recherche spatiale. "Si vos yeux pouvaient voir les flashs radio comme vous pouvez voir les flashs des appareils photo, vous les verriez tout le temps si vous leviez simplement les yeux."

Cartographier l'univers

Alors que les ondes radio traversent l'espace, tout gaz interstellaire, ou plasma, en cours de route peuvent déformer ou disperser les propriétés et la trajectoire de la vague. Le degré de dispersion d'une onde radio peut donner des indices sur la quantité de gaz qu'elle a traversé, et peut-être la distance qu'il a parcourue depuis sa source. Pour chacun des 535 FRB détectés par CHIME, Masui et ses collègues ont mesuré sa dispersion, et a découvert que la plupart des sursauts provenaient probablement de sources lointaines dans des galaxies lointaines. Le fait que les sursauts étaient suffisamment brillants pour être détectés par CHIME suggère qu'ils ont dû être produits par des sources extrêmement énergétiques. Comme le télescope détecte plus de FRB, les scientifiques espèrent cerner exactement quel genre de phénomènes exotiques pourraient générer un tel ultra-lumineux, signaux ultrarapides.

Les scientifiques prévoient également d'utiliser les rafales, et leurs estimations de dispersion, cartographier la répartition du gaz dans l'univers.

"Chaque FRB nous donne des informations sur la distance à laquelle ils se sont propagés et la quantité de gaz à travers laquelle ils se sont propagés, " dit Shin. "Avec un grand nombre de FRB, nous pouvons, espérons-le, comprendre comment le gaz et la matière sont distribués à très grande échelle dans l'univers. Donc, à côté du mystère de ce que sont les FRB eux-mêmes, il existe également un potentiel passionnant pour les FRB en tant que puissantes sondes cosmologiques à l'avenir. »

Les chercheurs annonceront ces résultats lors de la 238e réunion de l'AAS mercredi, 9 juin.