Une équipe d’astronomes du MIT a réussi à localiser l’origine d’un signal mystérieux, le FRB 20221022A, provenant d’une région proche d’une étoile à neutrons. Ce redoutable signal offre un aperçu fascinant de la dynamique des champs magnétiques et pourrait révolutionner notre compréhension de ces phénomènes cosmiques.
Les astronomes du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont réussi pour la première fois à identifier l’origine d’un des mystérieux signaux radio connus sous le nom de Fast Radio Burst, ou FRB, ces éclairs radio venant de l’espace profond. Le signal, appelé FRB 20221022A, a été détecté pour la première fois le 22 octobre 2022 dans une galaxie située à environ 200 millions d’années-lumière de la Terre, grâce au Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME), un réseau de quatre grands radiotélescopes situés en Colombie-Britannique, au Canada.
Ce signal périodique, d’une durée d’environ 2 millisecondes, transportait une quantité d’énergie suffisante pour obscurcir brièvement tout ce qui se trouvait à proximité, mais le lieu exact de sa provenance et la façon dont il était émis ont laissé les astronomes perplexes depuis sa découverte. “Certains modèles prévoient que les éclairs radio rapides proviennent de la magnétosphère turbulente qui entoure immédiatement un objet compact, tandis que d’autres indiquent des origines beaucoup plus lointaines, comme partie d’une onde de choc qui se propage loin de l’objet central”, a précisé l’équipe qui, pour distinguer entre ces deux scénarios et déterminer l’origine de FRB 20221022A, a utilisé le phénomène de “scintillation”, l’effet qui se produit lorsque la lumière provenant d’une petite source lumineuse comme une étoile filtre à travers un milieu, comme le gaz d’une galaxie.
“Lorsque la lumière de l’étoile filtre à travers le gaz, elle se plie de manière à apparaître, pour un observateur distant, comme si l’étoile scintillait – ont expliqué les astronomes -. Plus un objet est petit ou lointain, plus il scintille, contrairement aux objets plus grands ou plus proches, comme les planètes de notre système solaire, dont la lumière subit moins de courbure, donc elles n’ont pas l’air de scintiller.”
D’où vient le signal radio FRB 20221022A
En examinant les données du signal FRB 20221022A, les astronomes avaient déjà découvert que l’éclair radio rapide possédait une propriété spécifique: sa lumière était fortement polarisée, avec l’angle de polarisation traçant une courbe en forme de S, suggérant que le site d’émission était à proximité immédiate d’une étoile à neutrons.
Comme détaillé dans une nouvelle étude récemment publiée dans Nature, cette hypothèse a été confirmée par la scintillation, qui a montré la présence de changements rapides dans la luminosité du FRB. De telles variations se produisent lorsque la lumière filtre à travers le gaz d’une galaxie, de sorte que l’équipe a déterminé d’où ce milieu pouvait provenir, en observant que le gaz dans une galaxie distante de 200 millions d’années-lumière de la Terre était responsable d’une partie de la scintillation observée dans le FRB.
“Ce gaz a agi comme une lentille naturelle, nous permettant d’agrandir le site du FRB et de déterminer que l’éclair radio provenait d’une région extrêment petite, estimée à environ 10.000 kilomètres de large – a déclaré Kenzie Nimmo de l’Institut Kavli pour l’astrophysique et la recherche spatiale du MIT et auteur principal de l’étude – . Cela indique que l’éclair radio doit provenir à proximité de sa source, plutôt que de beaucoup plus loin, comme certains modèles l’avaient prévu.”
Selon l’équipe, le signal radio FR 20221022A proviendrait d’une région extrêmement proche d’une étoile à neutrons en rotation, à une distance maximale de 10.000 kilomètres de l’étoile. “C’est moins que la distance qui sépare New York de Singapour – ont souligné les chercheurs – . Une telle petite distance indique que l’FRB est probablement issu de la magnétosphère de l’étoile à neutrons, une région hautement magnétique qui entoure immédiatement l’étoile ultracompatte.”
Les découvertes de l’équipe fournissent la première preuve concluante que les éclairs radio rapides peuvent avoir leur origine dans la magnétosphère, l’environnement hautement magnétique qui entoure immédiatement un objet extrêmement compact.
“Autour de ces étoiles à neutrons hautement magnétiques, également connues sous le nom de magnetars, les atomes ne peuvent pas exister : ils seraient simplement détruits par les champs magnétiques – a ajouté Kiyoshi Masui, professeur associé de physique au MIT et co-auteur de la publication – . Ce qui est excitant ici, c’est que nous avons découvert que l’énergie stockée dans ces champs magnétiques, près de la source, se tord et se reconfigure de manière à pouvoir être libérée sous forme d’ondes radio que nous pouvons détecter.”