En étudiant les données d'observation du gigantesque radiotélescope chinois situé dans la province du Guizhou, au sud-ouest du pays, une équipe de recherche internationale a découvert de nouvelles preuves convaincantes soutenant l'origine d'un système binaire pour au moins certains sursauts radio rapides (FRB), l'un des phénomènes les plus énigmatiques de l'astrophysique moderne.
Ces découvertes, réalisées par l'équipe de recherche dirigée par des astronomes de l'Observatoire de la Montagne Pourpre (PMO) de l'Académie chinoise des sciences (CAS), sont basées sur des observations effectuées à l'aide du radiotélescope sphérique à ouverture de cinq cents mètres (FAST) de Chine et ont été publiées en ligne dans la revue Science.
Lors d'une conférence de presse tenue vendredi à la base d'observation de FAST, Wu Xuefeng, directeur adjoint du PMO, a expliqué que les FRB sont des phénomènes radio transitoires extrêmement brillants, qui ne durent que quelques millisecondes mais libèrent d'énormes quantités d'énergie, équivalentes au rayonnement total du Soleil sur une semaine entière.
Depuis leur découverte en 2007, les astronomes ont proposé une variété de modèles impliquant des étoiles à neutrons et d'autres objets compacts. Pour les FRB répétitifs, l’activité périodique des sursauts laisse penser à une origine binaire, bien que les preuves observationnelles directes soient longtemps insaisissables.
Pour résoudre ce casse-tête, l’équipe de recherche a exploité la sensibilité inégalée de FAST pour effectuer une surveillance continue du FRB 20220529 répétitif, situé à 2,9 milliards d’années-lumière, depuis juin 2022.
Dans l’étude, les scientifiques ont surveillé un paramètre clé, la mesure de rotation de Faraday (RM), qui sert de « sonde précise de l’environnement magnétique cosmique ».
« Ce paramètre sonde les propriétés du plasma magnétisé le long du chemin de propagation des signaux radio du FRB vers la Terre », a déclaré Wu.
Au cours des 18 premiers mois de surveillance, le RM du FRB 20220529 n’a montré que de modestes fluctuations. En décembre 2023, l’équipe a détecté un événement extraordinaire : le RM a soudainement grimpé jusqu’à environ 20 fois sa variabilité moyenne, puis est revenu à sa plage de fluctuation habituelle en deux semaines.
Ce changement spectaculaire, rapide et réversible de l’environnement magnétique marque la première fois qu’un tel record est obtenu dans le cadre de la recherche sur les FRB.
Les chercheurs interprètent ce comportement comme le résultat d’un nuage de plasma dense et magnétisé traversant la ligne de mire entre la source et la Terre.
Les théories existantes ne peuvent expliquer le phénomène observé si FRB 20220529 provenait d’une étoile à neutrons isolée. En revanche, dans un système binaire, les activités violentes d'une étoile compagne ou la structure géométrique particulière de l'orbite binaire peuvent naturellement et raisonnablement produire le phénomène observé, a déclaré Wu.
« C'est un résultat remarquable », a déclaré Duncan Lorimer, professeur de physique et d'astronomie à l'Université de Virginie occidentale, ajoutant que « les auteurs discutent d'un certain nombre d'applications passionnantes qui pourraient nous aider à comprendre comment fonctionnent ces sursauts radio rapides et répétitifs et de quel type de sources il s'agit ».
« Ces observations de surveillance témoignent de la puissance du radiotélescope FAST en Chine », a-t-il ajouté.
FRB 20220529 est une source intrinsèquement faible, et la plupart de ses sursauts sont difficiles à détecter avec d'autres installations. L'observation a été rendue possible grâce à la sensibilité sans précédent de FAST, combinée à des techniques avancées de traitement des données, a déclaré Sun Jinghai, directeur adjoint du centre d'opérations et de développement de FAST.
Situé dans une dépression karstique naturellement profonde et ronde du Guizhou, FAST dispose d'une surface de réception égale à 30 terrains de football standards. En tant que plus grand radiotélescope à parabole unique au monde, FAST a commencé ses opérations formelles en janvier 2020 et a été officiellement ouvert au monde en mars 2021.
C'est devenu une installation de premier plan pour l'étude des pulsars, des FRB et du milieu interstellaire. Les nouveaux résultats mettent en évidence la capacité unique de FAST à sonder les environnements dynamiques des sources radio cosmiques et à faire progresser la compréhension des origines physiques des FRB, a déclaré Sun.
Un plan de mise à niveau de FAST est actuellement en cours : des dizaines d'antennes à moyenne ouverture seront déployées autour de l'immense télescope pour former un réseau à ouverture synthétique géante centré sur FAST, unique au monde, selon Sun.
Cette conception innovante devrait surmonter le compromis fondamental entre la sensibilité et la résolution des télescopes à parabole unique, en réalisant un saut qualitatif dans les performances d'observation globales, en transformant FAST en une « sonde super cosmique » et en fournissant un soutien sans précédent aux scientifiques pour approfondir la résolution d'une série d'énigmes astrophysiques fondamentales, a ajouté Sun.
Shi Shengcai, académicien du CAS et chercheur au PMO, a déclaré que la nouvelle découverte représentait une avancée scientifique significative et une étape cruciale vers la découverte de l'origine des FRB.
Il a ajouté que pour déchiffrer le mystère des FRB, son équipe construit un télescope submillimétrique de 15 mètres à Delingha, dans la province du Qinghai (nord-ouest de la Chine), et prévoit d'installer un télescope térahertz au pôle Sud. Ces installations collaboreront avec FAST dans des observations sur différentes bandes de fréquences pour percer les mystères cosmiques.
Source(s) : Agence de presse Xinhua
