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Les astronomes ont utilisé deux des plus grands radiotélescopes du monde pour découvrir le deuxième exemple connu d’un nouveau type de sursaut radio rapide (FRB) – les explosions mystérieuses et extrêmement puissantes d’ondes radio qui traversent l’espace des milliers de fois par jour.
Le nouveau FRB, appelé FRB 190520, est une preuve solide que plusieurs objets célestes pourraient être la source de ces signaux énigmatiques.
Le nouvel objet est le deuxième détecté qui produit non seulement des FRB répétitifs, mais qui émet également une source constante de rayonnement plus faible entre les éruptions. Le signal a été décrit en détail dans un article du 8 juin publié dans la revue La nature.
Repérés pour la première fois en 2007, les sursauts radio rapides déchargent plus d’énergie en quelques brèves millisecondes que le soleil en un an. Les astronomes se sont longtemps interrogés sur la source de ces soudains éclairs lumineux. Mais comme ils jaillissent efficacement de galaxies des millions voire des milliards de Années lumière loin, et éclatent rapidement et souvent une seule fois, il est très difficile d’identifier leurs sources.
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En 2020, la toute première détection d’un FRB dans notre propre galaxie a permis aux scientifiques de retracer ses origines à un magnétar – une enveloppe hautement magnétisée et à rotation rapide d’une étoile morte. Les magnétars sont un type spécial de neutron étoile, qui sont des cadavres stellaires ultra-denses laissés par des explosions de supernova. Les magnétars ont des champs magnétiques exceptionnellement puissants, des billions de fois plus puissants que ceux de la Terre. Mais les scientifiques ne sont pas sûrs que tous les FRB proviennent de magnétars.
Encore plus étrange, les flashs de certains FRB se répètent – parfois en une seule brève rafale et d’autres fois sur plusieurs itérations sporadiques. Parmi ces FRB répétitifs, le premier et le plus actif est le FRB 121102. Située dans une galaxie naine à 3 milliards d’années-lumière, la source inconnue crache des ondes radio depuis une région compacte sur un cycle de 157 jours ; il alterne entre 90 jours d’émissions radio puissantes et répétées et 67 jours d’émissions radio plus douces et plus faibles. FRB 121102 est très actif (ayant été enregistré en éructant 1 652 poussées sur une période de 47 jours) et pendant un moment les astronomes pensaient que c’était le seul de son genre, jusqu’à maintenant.
Les chercheurs ont eu leurs premiers aperçus du nouveau sursaut radio rapide, FRB 190520, en utilisant le radiotélescope sphérique à ouverture de cinq cents mètres (FAST) chinois. FAST a confirmé que l’objet distant émettait des rafales radio fréquentes et répétées, et des observations ultérieures faites avec le Very Large Array (VLA) du Nouveau-Mexique ont identifié son emplacement. Les scientifiques ont découvert que la source des sursauts répétés, tout comme son cousin, était située dans une galaxie naine à environ 3 milliards d’années-lumière de la Terre. Le VLA a également confirmé que la source de FRB 190520 était petite et compacte, et qu’elle laissait échapper des émissions radio plus faibles entre des flashs plus importants.
L’arrivée d’un deuxième FRB au comportement similaire au premier soulève des questions importantes et renforce la possibilité qu’il puisse y avoir deux types de FRB différents, selon les scientifiques.
« Est-ce que ceux qui répètent sont différents de ceux qui ne le font pas? Qu’en est-il de l’émission radio persistante – est-ce courant? » co-auteur de l’étude Kshitij Aggarwal, astronome et étudiant diplômé à l’Université de Virginie-Occidentale dit dans un communiqué.
Les astronomes pensent qu’il existe deux ou plusieurs mécanismes complètement différents pour produire ces éclairs cosmiques époustouflants, ou que les éclats sont produits par des objets à des stades très différents de leur évolution cosmique.
Certaines preuves indirectes appuient la deuxième hypothèse. Comme les FRB arrivent souvent sous forme d’impulsions uniques d’origine inconnue, les astronomes estiment généralement à quelle distance se trouve la source de la Terre en mesurant à quel point les ondes radio émises par un FRB sont séparées par fréquence (comme la lumière après avoir traversé un prisme) – quelque chose qui leur arrive plus souvent ils rencontrent des électrons libres dans l’espace. Appelé dispersion, cet effet offre aux astronomes une bonne estimation approximative de la distance parcourue par un flash radio avant d’atteindre les télescopes sur Terre, en supposant que les électrons sont répartis assez uniformément dans l’espace.
Mais être capable de retracer l’emplacement de la source de FRB 190520 a révélé un étrange décalage. Les ondes radio de l’objet pulsant étaient suffisamment dispersées pour provenir de quelque chose de 8 à 9,5 milliards d’années-lumière, mais en étudiant le décalage Doppler, ou l’étirement des longueurs d’onde des ondes radio causées par l’expansion de l’univers, les astronomes placé plus précisément l’objet à un peu moins de 3 milliards d’années-lumière de la Terre.
« Cela signifie qu’il y a beaucoup de matériel près du FRB qui confondrait toute tentative de l’utiliser pour mesurer le gaz entre les galaxies », a déclaré Aggarwal. « Si c’est le cas avec d’autres, alors nous ne pouvons pas compter sur l’utilisation des FRB comme critères cosmiques. »
Les nuages d’électrons inhabituellement denses autour du FRB pourraient suggérer que la source est un magnétar « nouveau-né » encore recouvert du matériau de l’explosion de supernova qui l’a créé. Mais les chercheurs auront besoin de beaucoup plus de mesures avant de pouvoir être sûrs.
« Le domaine FRB évolue très rapidement en ce moment et de nouvelles découvertes sortent tous les mois. Cependant, de grandes questions demeurent, et cet objet nous donne des indices stimulants sur ces questions », co-auteur Sarah Burke-Spolaor, professeure adjointe de Astronomy à la West Virginia University, a déclaré dans le communiqué.
Publié à l’origine sur Live Science.
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