Selon une nouvelle étude parue dans la revue Nature Astronomy, de puissantes impulsions radio provenant des profondeurs du cosmos peuvent être utilisées pour étudier les bassins cachés de gaz entourant les galaxies voisines. .

Les sursauts radio dits rapides, ou FRB, sont des impulsions d'ondes radio qui proviennent généralement de millions à des milliards d'années-lumière (les ondes radio sont un rayonnement électromagnétique comme la lumière que nous voyons avec nos yeux mais ont des longueurs d'onde et des fréquences plus longues). Le premier FRB a été découvert en 2007, et depuis lors, des centaines d'autres ont été trouvés. En 2020, l'instrument STARE2 (Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2) de Caltech et le CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) du Canada ont détecté un FRB massif qui s'est déclenché dans notre propre galaxie de la Voie lactée. Ces résultats antérieurs ont permis de confirmer la théorie selon laquelle les événements énergétiques proviennent très probablement d'étoiles mortes et magnétisées appelées magnétars.

Alors que de plus en plus de FRB arrivent, les chercheurs se demandent maintenant comment ils peuvent être utilisés pour étudier le gaz qui se trouve entre nous et les rafales. En particulier, ils aimeraient utiliser les FRB pour sonder les halos de gaz diffus qui entourent les galaxies. Au fur et à mesure que les impulsions radio se déplacent vers la Terre, le gaz enveloppant les galaxies devrait ralentir les ondes et disperser les fréquences radio. Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont examiné un échantillon de 474 FRB distants détectés par CHIME, qui a découvert le plus de FRB à ce jour, et ont montré que le sous-ensemble de deux douzaines de FRB qui traversaient les halos galactiques étaient en effet plus ralentis que les non-FRB. FRB qui se croisent.

"Notre étude montre que les FRB peuvent agir comme des brochettes de toute la matière entre nos radiotélescopes et la source des ondes radio", déclare l'auteur principal Liam Connor, associé de recherche postdoctoral Tolman en astronomie, qui travaille avec le professeur adjoint d'astronomie et co-auteur de l'étude, Vikram Ravi.

"Nous avons utilisé des sursauts radio rapides pour projeter une lumière à travers les halos des galaxies proches de la Voie lactée et mesurer leur matière cachée", explique Connor.

L'étude rapporte également avoir trouvé plus de matière autour des galaxies que prévu, plus précisément environ deux fois plus de gaz que les modèles théoriques prédisaient.

Toutes les galaxies sont entourées et alimentées par d'énormes bassins de gaz à partir desquels elles sont nées. Cependant, le gaz est très mince et difficile à détecter. "Ces réservoirs gazeux sont énormes. Si l'œil humain pouvait voir le halo sphérique qui entoure la galaxie voisine d'Andromède, le halo semblerait mille fois plus grand que la lune", explique Connor.

Les chercheurs ont développé différentes techniques pour étudier les halos cachés. Par exemple, le professeur de physique de Caltech Christopher Martin et son équipe ont développé un instrument à l'observatoire W. M. Keck appelé le Keck Cosmic Webb Imager (KCWI) qui peut sonder les filaments de gaz qui s'écoulent dans les galaxies à partir des halos.

Cette nouvelle méthode FRB permet aux astronomes de mesurer la quantité totale de matière dans les halos, ce qui aidera à reconstituer une image de la croissance et de l'évolution des galaxies au cours du temps cosmique.

"Ce n'est que le début", déclare Ravi. "Au fur et à mesure que nous découvrons de plus en plus de FRB, nos techniques peuvent être appliquées pour étudier des halos individuels de différentes tailles et dans différents environnements, en abordant le problème non résolu de la répartition de la matière dans l'univers."

À l'avenir, les découvertes de FRB devraient continuer à être diffusées. Le réseau synoptique profond à 110 plats de Caltech, ou DSA-110, a déjà détecté plusieurs FRB et identifié leurs galaxies hôtes. Financé par la National Science Foundation (NSF), ce projet est situé à l'observatoire radio d'Owen Valley de Caltech, près de Bishop, en Californie. Dans les années à venir, les chercheurs de Caltech prévoient de construire un réseau encore plus grand, le DSA-2000, qui comprendra 2 000 paraboles et sera l'observatoire radio le plus puissant jamais construit. Le DSA-2000, actuellement en cours de conception avec un financement de Schmidt Futures et de la NSF, détectera et identifiera la source de milliers de FRB par an.

The Nature Astronomy s'intitule "L'impact observé du gaz halo sur les sursauts radio rapides". + Explorer plus loin

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