Les sursauts radio peuvent servir à équilibrer la matière

UNLorsque le sursaut radio appelé FRB20220610A s’est brièvement déclenché, l’univers n’avait que la moitié de son âge actuel. Pulse était en route vers la Terre depuis près de huit milliards d’années avant d’être détectée par le radiotélescope ASKAP en Australie le 10 juin 2022. Il s’agissait de l’une des nombreuses « sursauts radio rapides », ou FRB en abrégé, que les radioastronomes ont observés à maintes reprises depuis deux décennies – et pourtant elle était particulière : elle provenait d’une distance plus grande que toutes les impulsions radio courtes observées précédemment, rapporte Stuart Ryder de l’Université Macquarie de Sydney avec ses collègues de la revue « Science » (doi : 10.1126/science.adf2678). FRB20220610A laisse espérer que les éclairs pourront être utilisés comme « échelle de matière » pour le gaz intergalactique pratiquement invisible.

Pour ce faire, les chercheurs veulent exploiter une propriété particulière des FRB : la matière, plus précisément les électrons libres entre les galaxies, font que leur rayonnement atteint l’observateur plus tard dans les grandes longueurs d’onde que dans les courtes longueurs d’onde – c’est ce qu’on appelle la dispersion du rayonnement. peut être mesuré relativement facilement. En 2020, l’astronome australien Jean-Pierre Macquart a également montré que plus un FRB est éloigné, plus la dispersion est forte, la « relation Macquart ». Si la distance est connue, les signaux radio peuvent être utilisés comme sonde pour la matière entre les galaxies : plus la dispersion est forte, plus le signal a traversé de matière.

“Si vous additionnez toute la matière normale de l’univers – les atomes qui nous composent – vous constatez qu’il manque plus de la moitié de ce qui devrait s’y trouver”, explique Ryan Shannon de l’Université de Swinburne en Australie et membre de l’équipe de Ryder. « Nous pensons que la matière manquante se cache dans l’espace entre les galaxies, mais qu’elle est si chaude et diffuse qu’elle ne peut pas être vue avec les techniques normales. Mais les flashs radio enregistrent tous les électrons même dans un espace presque parfaitement vide et nous permettent de mesurer la matière entre les galaxies.

La nouvelle méthode est prometteuse

Les chercheurs ont encore beaucoup de travail à faire avant de pouvoir l’utiliser pour un inventaire complet de la matière du cosmos. Jusqu’à présent, on ne connaît que quelques dizaines de FRB dont les galaxies d’origine et donc les distances peuvent être clairement déterminées. Cela ne peut être réalisé que si les astronomes peuvent utiliser des télescopes optiques pour identifier une galaxie correspondante à l’emplacement du flash. Ils n’ont pas toujours cette chance. Dans le cas du FRB20220610A, seuls le Very Large Telescope européen au Chili et le télescope Keck à Hawaï, deux des plus grands télescopes optiques jamais réalisés, ont réussi. Sur les images, vous pouvez voir un système complexe de deux ou trois galaxies individuelles qui sont apparemment en train de fusionner les unes avec les autres.

Ceci est inhabituel et pourrait expliquer pourquoi la dispersion du rayonnement de FRB20220610A ne concorde pas tout à fait avec la relation de Macquart : elle est un peu trop grande. Il est possible que des nuages ​​denses de matière dans les galaxies en fusion provoquent une dispersion supplémentaire. “Récemment, certains FRB semblent violer la relation Macquart”, confirme Ryder. Avant de pouvoir faire des déclarations fiables sur la matière cosmique globale, les scientifiques doivent mieux comprendre les galaxies d’origine des FRB.

Cela ne sera probablement possible qu’avec la prochaine génération de télescopes. Le « Square Kilometer Array » (SKA) prévu pour l’Australie et l’Afrique du Sud vise à augmenter significativement le nombre de FRB connus. Le télescope géant ELT de 39 mètres en construction au Chili pourrait alors caractériser leurs galaxies d’origine plus précisément que ne le sont les télescopes actuels. Peut-être qu’une autre question importante trouvera alors sa réponse : qu’est-ce qui déclenche réellement ces éclairs extrêmement lumineux, qui ne durent souvent que des millièmes de seconde ? La plupart des astronomes pensent actuellement que l’énergie de la foudre est libérée par des champs magnétiques extrêmement puissants, par exemple sur les étoiles à neutrons, étages terminaux extrêmement condensés d’étoiles autrefois massives. Au moins un FRB a en fait été attribué à un magnétar, une étoile à neutrons hautement magnétisée.

Mais de nombreux détails restent flous. FRB20220610A ne fait pas exception : selon l’analyse de Ryder et de son équipe, il a libéré plus d’énergie en une fraction de seconde que le soleil ne l’a fait en 30 ans, ce qui en fait un détenteur record de production d’énergie. À ce jour, il n’existe aucun scénario satisfaisant dans lequel un magnétar puisse produire une telle énergie en si peu de temps.