Titre: Quatre nouveaux sursauts radio rapides découverts dans les archives Parkes 70-cm Pulsar Survey
Auteurs: Crawford F, Hisano S, Golden M, Kikunaga T, Laïcs A, Zoeller D
Institution du premier auteur : Collège Franklin et Marshall
Statut: Accepté pour publication dans MNRAS
Rafales radio rapides (FRB) ont fait leur apparition dans toute la ville ces dernières années. Ces événements énigmatiques sont de courtes (quelques millisecondes), des sursauts super énergétiques (~10x la luminosité du Soleil) d’émissions radio provenant d’autres galaxies (bien que cela Astrobite couvre une rafale de type FRB provenant de notre propre galaxie). Alors que le premier FRB a été découvert en 2007, plus de 3000 de ces événements ont maintenant été détectés. Cependant, malgré le nombre élevé de FRB que nous avons trouvés, nous ne savons toujours pas grand-chose à leur sujet. Par exemple, nous avons quelques idées sur ce qui pourrait créer ces événements super puissants (par exemple, peut-être un étoile à neutrons hautement magnétisée tournant très vite), mais nous n’avons toujours pas arrêté une fois pour toutes une théorie sur leurs origines et les mécanismes physiques à l’origine des sursauts.
Regarder dans le passé
Pour tenter de percer le mystère derrière ces événements, les auteurs d’aujourd’hui examinent les données d’enquête radio des années 1990 (nous les ramenons aujourd’hui) pour essayer de trouver plus de FRB. L’enquête porte le nom de “Parkes 70-cm pulsar survey” et, comme son nom l’indique, il s’agissait d’une enquête radio au Observatoire de Parkes à la recherche de pulsars (rotation rapide étoiles à neutrons) à une fréquence de 436 MHz. Cette enquête a été largement couronnée de succès, trouvant 101 nouveaux pulsars ! Cependant, lorsque vous recherchez des transitoires radio tels que des pulsars, vous devez tenir compte de ce que l’on appelle la mesure de dispersion du pulsar. En termes fantaisistes, le mesure de dispersion (DM abrégé) d’une source donnée est la densité électronique intégrée entre vous et la source. En termes simples, il s’agit d’une approximation de la distance : un DM plus grand signifie généralement plus loin. Pourquoi est-ce important ? Eh bien, lorsque les ondes radio se propagent dans le milieu interstellaire, elles sont ralenties par les électrons. Les fréquences basses sont plus ralenties que les fréquences hautes, et il y a donc un retard entre les instants d’arrivée des émissions basses et hautes fréquences. Le DM est utilisé pour quantifier ce retard. Lors de la recherche d’impulsions à partir d’une source donnée, vous devez vous réaligner sur l’impulsion (à l’aide du DM) pour obtenir le rapport signal/bruit maximal (afin d’effectuer une détection réelle).
Mais que faites-vous lorsque vous recherchez de nouvelles sources avec des DM inconnus ? Les choses deviennent coûteuses en calcul ! Lorsque vous recherchez des sources inconnues, vous devez rechercher sur une large plage de valeurs DM et réaligner l’impulsion plusieurs fois jusqu’à maximiser le rapport signal/bruit. Étant donné que l’enquête Parkes sur les pulsars de 70 cm ne recherchait que des pulsars, ils n’ont cherché que sur la gamme DM attendue pour notre Galaxie. Ils n’ont pas pris en compte les sources qui avaient traversé le contenu de densité électronique de plusieurs galaxies ou le milieu intergalactique. Mais, les FRB sont des événements extragalactiques, ce qui signifie que vous devez rechercher des DM beaucoup plus grands que celui de notre galaxie pour les trouver. C’est là qu’intervient la réanalyse de l’auteur d’aujourd’hui.
Les auteurs recherchent à la fois sur une plage DM qui est ~ 5 fois plus grande que celle de l’enquête ‘Parkes 70-cm pulsar survey’ et recherchent des FRB temporellement plus larges, jusqu’à 150 ms. La durée dans le temps et dans l’espace a de nouveau été limitée en raison des coûts de calcul – si seulement nous avions des ressources de calcul illimitées ! Ils utilisent deux algorithmes de recherche différents pour rechercher d’éventuels FRB dans leurs données et proposent environ 75 000 candidats. Ils comparent ensuite ces candidats à la base de données de pulsars connus et vérifient manuellement à l’œil nu ceux qui ne proviennent pas de pulsars connus. Sur les 75 000, ils ne peuvent classer de manière concluante que quatre comme FRB (pouvez-vous dire une énorme réduction des données).
Quatre sur 3000, à quel point peuvent-ils être spéciaux ?
Si vous vous souvenez du nombre de FRB que j’ai dit que nous avions trouvés au début (~ 3000), vous pensez peut-être que quatre semblent relativement petits par rapport au nombre total découvert. Et tu as raison ! Mais ces quatre FRB sont assez particuliers à trois égards :
1. Parmi les FRB actuellement connus, ils ont la date de découverte la plus ancienne (ils ont été trouvés dans les données des années 1990).
2. L’un a le DM le plus élevé jamais découvert (3338 pc cm ^ -3 pour les gens FRB / pulsar là-bas)
3. Ils ont certaines des durées les plus longues (201 ms, 157 ms, 113 ms et 51 ms) découvertes à ce jour (voir la figure ci-dessous).
Les auteurs se concentrent principalement sur ce troisième point, et en particulier quelle part de la largeur de l’impulsion est intrinsèque à la source vs. 1. provenant de la diffusion interstellaire (diffusion des ondes radio due aux électrons libres dans le milieu interstellaire) ou 2. étalement de dispersion intra-canal (élargissement dans le temps dû à la résolution en fréquence limitée d’un télescope). Ils constatent que les contributions de la diffusion interstellaire et du maculage de dispersion intra-canal seraient presque négligeables, et donc les longues durées des rafales sont probablement intrinsèques et non extrinsèques.
Qu’en est-il des FRB de plus courte durée ? Et qu’est-ce que tout cela signifie?
Vous pourriez être un peu suspect que tous les FRB qu’ils détectent soient de très longue durée, car l’échantillon de FRB connu jusqu’à présent est beaucoup plus court. Les auteurs en discutent brièvement, et l’explication la plus plausible est que le maculage de dispersion intra-canal (qui augmente avec le DM) estimé pour cette enquête est significatif. Les FRB ne seraient pas détectables si leur largeur était inférieure à la contribution du maculage de dispersion intra-canal, qui dans ce cas est d’environ 7 ms pour un FRB avec un DM typique d’environ 500 pc cm ^ -3.
Ainsi, les auteurs ont trouvé quatre FRB avec des durées particulièrement longues. Qu’est-ce que cela signifie pour le reste de la population FRB? Ils suggèrent qu’il pourrait y avoir une grande population de longs FRB (comparativement parlant) qui n’attendent que d’être découverts. Et, il pourrait y avoir encore plus de FRB cachés dans d’autres enquêtes radio passées. Alors, cherchons !
Astrobite édité par Olivia Cooper
Crédit image en vedette : Daniel John Reardon/CC BY-SA 4.0
À propos d’Alice Curtine
Je suis étudiant au doctorat à l’Université McGill et j’étudie les sursauts radio rapides et les pulsars à l’aide de l’expérience canadienne de cartographie de l’hydrogène (CHIME). Mon travail se concentre principalement sur la caractérisation des interférences radioélectriques, l’étude des relations possibles entre les sursauts gamma et les FRB, et l’utilisation des pulsars comme calibrateurs des futurs instruments radio. Lorsque je ne fais pas de recherche, je me retrouve généralement à enseigner la physique aux élèves du primaire, à passer du temps avec des amis ou à faire quelque chose d’actif à l’extérieur.
