Astronomers Forced to Reassess Origins of Fast Radio Bursts
Les astronomes ont été contraints de réévaluer les origines des mystérieux sursauts radio rapides appelés sursauts radio rapides (FRB). Cette réévaluation a été provoquée par un FRB détecté pour la première fois l’année dernière, qui a été retracé jusqu’au cimetière cosmique d’une galaxie morte massive remplie d’étoiles anciennes située à 2 milliards d’années-lumière de la Terre. Les FRB sont généralement attribués à la mort de supernovae de jeunes étoiles massives dans des galaxies plus jeunes connaissant des périodes de formation d’étoiles. Cet événement déclenche également la naissance d’étoiles à neutrons hautement magnétiques, ou magnétars. Cependant, cette galaxie source de FRB semble ne pas contenir de tels éléments, ce qui signifie que les événements produisant des FRB peuvent être plus diversifiés que ce que l’on pensait auparavant. « Ce nouveau FRB montre que juste quand vous pensez comprendre un phénomène astrophysique, l’univers se retourne et nous surprend », a déclaré le membre de l’équipe et scientifique de l’université Northwestern, Wen-fai Fong. « Ce <
Un signal radio mystérieux qui se répète
Cette recherche qui a bouleversé la théorie a commencé en février 2024 lorsque l’Expérience canadienne de cartographie d’intensité d’hydrogène (CHIME) a détecté un nouveau FRB, qui a ensuite été désigné FRB 20240209A. La plupart des FRB éclatent une fois, ne durant que quelques millisecondes et émettant plus d’énergie que le Soleil en une année. Cependant, le FRB 20240209A a éclaté à plusieurs reprises, avec la même source générant 21 pulsations entre février et juillet 2024. Six de ces pulsations ont été détectées par une version plus petite de CHIME, un télescope périphérique situé à environ 60 kilomètres du principal instrument. Ces télescopes secondaires permettent aux astronomes de localiser la source des FRB détectés par CHIME. Ainsi, l’équipe a pu remonter jusqu’à la source du FRB 20240209A. Après avoir localisé la source du FRB 20240209A, l’équipe a effectué des observations de suivi avec les observatoires W.M. Keck et Gemini pour en apprendre le plus possible sur son environnement. Si les scientifiques s’attendaient à trouver une galaxie jeune comme les sources FRB typiques, ils ont été surpris. Leur enquête de suivi a montré que le FRB 20240209A provenait du bord d’une galaxie vieille de 11,3 milliards d’années. « L’hôte galactique de ce FRB est extrêmement lumineux et a une masse d’environ 100 milliards de fois la masse de notre Soleil », a déclaré le membre de l’équipe et scientifique du Northwestern Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics (CIERA), Tarraneh Eftekhari. « Il fait partie des galaxies les plus massives qui existent. »
Un FRB en périphérie
L’origine de ce FRB à l’intérieur de la galaxie présente également une énigme. C’est parce que les FRB proviennent généralement de l’intérieur de leurs galaxies. Cependant, le FRB 20240209A provient de la périphérie de sa galaxie hôte, à environ 130 000 années-lumière du centre galactique. « Parmi la population des FRB, ce FRB est situé le plus loin du centre de sa galaxie hôte », a déclaré Vishwangi Shah, étudiant diplômé à McGill, qui a dirigé les efforts pour localiser la source du FRB 20240209A. « C’est à la fois surprenant et excitant, car on s’attend à ce que les FRB se forment à l’intérieur des galaxies, souvent dans des régions de formation d’étoiles. La position de ce FRB si loin de sa galaxie hôte soulève des questions sur la façon dont de tels événements énergétiques peuvent se produire dans des régions où aucune nouvelle étoile ne se forme. Jusqu’à présent, un seul FRB avait déjà été retracé jusqu’aux limites extérieures d’une galaxie. » (Messier 81, hôte du FRB désigné FRB 20200120E.)
Des FRB sans les supernovae
Jusqu’à présent, environ 100 FRB ont été liés à un hôte galactique, et la plupart d’entre eux ont été associés à un magnétar – une forme hautement magnétique d’étoiles à neutrons. Comme toutes les étoiles à neutrons, les magnétars se forment quand les étoiles massives épuisent leur carburant pour la fusion nucléaire. Cela signifie que le flux sortant d’énergie qui les soutient contre l’effondrement est coupé, et l’étoile ne peut plus se soutenir contre la puissante force gravitationnelle de son propre poids. Lorsque le cœur de l’étoile s’effondre rapidement pour former une étoile à neutrons, les couches externes et la majeure partie de sa masse sont emportées par une supernova à effondrement du cœur. « La théorie dominante est que les FRB proviennent de magnétars formés par des supernovae à effondrement du cœur », a déclaré Eftekhari. « Cela ne semble pas être le cas ici. Bien que les jeunes étoiles massives terminent leur vie en tant que supernovae à effondrement du cœur, nous ne voyons aucune preuve d’étoiles jeunes dans cette galaxie. Grâce à cette nouvelle découverte, il apparaît que tous les FRB ne proviennent pas de jeunes étoiles. Il est possible qu’il existe une sous-population de FRB associés à des systèmes plus anciens. Les chercheurs pensent que, tout comme le FRB 20200120E, le FRB 20240209A pourrait provenir d’un amas globulaire. Cela est significatif car les amas globulaires sont liés à d’autres événements puissants associés à des étoiles plus anciennes, notamment les collisions et les fusions de deux étoiles à neutrons ou l’effondrement d’une naine blanche sous sa propre gravité. Des événements qui pourraient également donner lieu à des FRB. »
Il est clair que la découverte des FRB offre encore beaucoup d’espace pour des découvertes passionnantes et que leurs environnements pourraient être la clé pour percer leurs secrets, a conclu Eftekhari. Les recherches de l’équipe ont été détaillées fin janvier dans deux articles publiés dans la revue The Astrophysical Journal Letters.
