Les feux d’artifice cosmiques : une connexion entre les étoiles à neutrons et les sursauts radio rapides
Les feux d’artifice s’estompent probablement dans votre quartier alors que les célébrations du Nouvel An touchent à leur fin. Cependant, pour les étoiles à neutrons, qui sont des étoiles mortes qui tournent si vite qu’elles peuvent célébrer deux fois la nouvelle année terrestre chaque seconde, les feux d’artifice cosmiques ne semblent jamais prendre fin. De nouvelles recherches suggèrent que les spectacles célestes de feux d’artifice générés dans des environnements hautement magnétiques proches de certaines étoiles à neutrons pourraient expliquer les sursauts rapides et mystérieux d’énergie appelés sursauts radio rapides (FRB). Bien que cette connexion ait été établie de nombreuses fois auparavant, les résultats de cette étude, publiée le mercredi 1er janvier dans la revue Nature, sont novateurs car ils montrent que les FRB semblent provenir de très près de ces étoiles mortes extrêmes. Cette distance équivaut à deux fois seulement la distance entre New York et Los Angeles. Dans ces environnements d’étoiles à neutrons, les champs magnétiques sont vraiment à la limite de ce que l’univers peut produire, a déclaré Kenzie Nimmo, chef de l’équipe de chercheurs et chercheur postdoctoral au Massachusetts Institute of Technology (MIT) à l’Institut Kavli d’astrophysique et de recherche spatiale.
Les sursauts rapides d’énergie et les étoiles à neutrons
Aussi impressionnants que puissent être les jeux de lumière générés par les feux d’artifice terrestres fabriqués par l’homme, ils ne font pas le poids face aux FRB. D’une durée de seulement un millième de seconde, un FRB peut émettre la même quantité d’énergie que le Soleil mettrait trois jours à rayonner. Par conséquent, ces puissantes explosions d’énergie peuvent éclipser des galaxies entières. Cette puissance incroyable peut vous conduire à conclure que les FRB sont rares, mais ce n’est pas le cas. Depuis que les astronomes ont repéré le premier FRB en 2007, des milliers ont été détectés. Certains se produisent jusqu’à 8 milliards d’années-lumière de distance, tandis que d’autres sont si proches qu’ils se produisent au sein de la Voie lactée. Bien que brillants et courants, la cause des FRB est restée un mystère. Cependant, leur puissance les relie aux environnements les plus extrêmes de l’univers : les régions entourant les étoiles à neutrons. Il y a eu beaucoup de débats sur la question de savoir si cette émission radio lumineuse pourrait même s’échapper de ce plasma extrême, a déclaré Nimmo.
Les étoiles à neutrons et les sursauts radio rapides
Les étoiles à neutrons sont des restes d’étoiles créées lorsque des étoiles massives meurent et que leurs noyaux, d’une masse d’environ une ou deux fois celle du Soleil, se compriment sur une largeur d’environ 20 kilomètres. Les étoiles à neutrons dotées de puissants champs magnétiques sont appelées magnétars. Autour de ces étoiles à neutrons hautement magnétiques, également appelées magnétars, les atomes ne peuvent pas exister, car ils seraient simplement déchirés par les champs magnétiques, a déclaré Kiyoshi Masui, membre de l’équipe de chercheurs et chercheur au MIT, dans une déclaration. Il existe deux théories prédominantes sur les magnétars et les émissions de FRB. L’une suggère qu’ils se produisent à proximité de ces étoiles mortes dans les conditions turbulentes générées par l’extrême gravité des objets. L’autre théorie suggère que les FRB sont créés par des ondes de choc se propageant depuis les étoiles à neutrons et qu’ils proviennent donc d’endroits plus éloignés de ces restes stellaires denses.
Les résultats de l’étude
Pour choisir entre ces origines, l’équipe s’est penchée sur un FRB appelé FRB 20221022A, un signal radio présentant des propriétés uniques. Et les scientifiques ont veillé à utiliser une nouvelle méthode d’analyse passionnante. FRB 20221022A a été détecté pour la première fois en 2022 par le télescope radio de l’Expérience de cartographie de l’intensité de l’hydrogène au Canada (CHIME). Il a été déterminé qu’il provenait d’une étoile à neutrons dans une galaxie située à environ 200 millions d’années-lumière. À bien des égards, FRB 20221022A est un FRB typique, mais un élément qui a retenu l’attention dans les données de CHIME est le fait que la lumière de ce signal était polarisée. Cela indique qu’il provient à proximité d’une étoile à neutrons. Pour déterminer si c’est le cas, l’équipe a utilisé la scintillation de ce FRB pour l’analyser en profondeur et obtenir un emplacement plus précis pour son point d’origine. Les changements de luminosité du FRB ont révélé que FRB 20221022A est apparu à une distance de pas plus de 10 000 kilomètres d’une étoile à neutrons en rotation rapide. Pour mettre en contexte, cela représente environ 1/40e de la distance entre la Terre et la Lune. Zoomer sur une région de 10 000 kilomètres, à une distance de 200 millions d’années-lumière, revient à pouvoir mesurer la largeur d’une hélice d’ADN, d’environ 2 nanomètres, à la surface de la Lune, a déclaré Masui. Il y a une gamme incroyable d’échelles impliquées. Les recherches approfondies de l’équipe sur FRB 20221022A semblent exclure la possibilité que les FRB émergent des ondes de choc frappant les environnements plus larges des magnétars. Ce qui est excitant ici, c’est que l’énergie emmagasinée dans ces champs magnétiques, près de la source, se tord et se reconfigure de telle manière qu’elle peut être libérée sous forme d’ondes radio que nous pouvons voir à mi-chemin à travers l’univers, a expliqué Masui.
