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Rafale radio rapide : des études révèlent des détails sur l’origine

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Plus de 15 ans après la découverte des sursauts radio rapides, de nouvelles recherches ont à la fois percé et approfondi le mystère des sources de ces phénomènes de l’espace lointain.

Les sursauts radio rapides, ou FRB, sont des émissions lumineuses et puissantes d’ondes radio allant d’une fraction de milliseconde à quelques millisecondes, chacune produisant une énergie équivalente à la production annuelle du soleil.

Des recherches récentes ont suggéré que certains FRB proviennent de magnétars, qui sont des étoiles à neutrons avec des champs magnétiques extrêmement puissants. Une rafale radio rapide trouvée dans la voie lactée était associé à un magnétar, selon une étude de 2020.

Mais les scientifiques n’ont pas encore identifié les origines des FRB cosmologiques, qui sont très éloignés à des milliards d’années-lumière. C’est un dilemme qui a conduit une équipe internationale de scientifiques à voir ce qu’elle pourrait apprendre des observations de près de 1 900 rafales d’une source active de rafales radio rapides en dehors de notre galaxie appelée FRB 20201124A, selon une étude publié le 21 septembre dans la revue Nature.

Les émissions associées au FRB 20201124A se sont produites pendant 82 heures sur 54 jours au printemps 2021, ce qui en fait l’un des sursauts radio rapides connus les plus actifs. Il était visible à travers le plus grand radiotélescope du monde – le radiotélescope sphérique à ouverture de cinq cents mètres basé en Chine, ou FAST.

Au cours des 36 premiers jours, l’équipe d’étude a été surprise de voir des variations irrégulières et de courte durée de la mesure de rotation de Faraday, qui mesure la force du champ magnétique et la densité des particules dans les environs de FRB 20201124A. Une mesure de rotation plus grande signifie que le champ magnétique près de la source du sursaut radio est plus fort, plus dense ou les deux, et une mesure plus petite signifie le contraire, a déclaré Bing Zhang, co-auteur de l’étude et astrophysicien, par e-mail.

“Cela ne reflète pas le début de la FRB (durée de vie)”, a déclaré Zhang, directeur fondateur du Centre d’astrophysique de l’Université du Nevada à Las Vegas. « La source FRB est là depuis longtemps mais a dormi la plupart du temps. Il se réveille de temps en temps (cette fois pendant 54 jours) et émet beaucoup de rafales.

Les mesures montaient et descendaient au cours de cette période, puis s’arrêtaient au cours des 18 derniers jours avant que le FRB ne s’atténue – “suggérant que l’intensité et/ou la densité du champ magnétique le long de la ligne de visée à proximité de la source FRB varient avec le temps “, a ajouté Zhang. “Cela suggère que l’environnement de la source FRB évolue de manière dynamique, avec des champs magnétiques ou une densité qui changent rapidement, ou les deux.”

“Je l’assimile au tournage d’un film sur les environs d’une source FRB, et notre film a révélé un environnement magnétisé complexe, en évolution dynamique, qui n’avait jamais été imaginé auparavant”, a déclaré Zhang dans un communiqué de presse.

UN modèle physique qu’une autre équipe de chercheurs basée sur les observations de FRB 20201124A propose que le FRB provienne d’un système binaire à environ 8 480 années-lumière contenant un magnétar et une étoile Be, une étoile plus chaude et plus grande et qui tourne plus vite que le soleil, selon une étude distincte publiée le 21 septembre dans la revue Nature Communications.

L’environnement complexe et magnétisé du sursaut radio se situe à environ une unité astronomique (la distance entre la Terre et le Soleil) de sa source, ont découvert les chercheurs.

Ils ont également découvert que le sursaut provenait d’une galaxie spirale barrée, riche en métaux et de taille similaire à la Voie lactée, en utilisant les télescopes Keck de 10 mètres à Mauna Kea, à Hawaï. La source du sursaut radio est située entre les bras spiraux de la galaxie où aucune formation d’étoiles significative n’a lieu, ce qui rend moins probable que l’origine soit uniquement un magnétar, selon le co-auteur de l’étude Nature Subo Dong, professeur agrégé à l’Institut Kavli d’astronomie et d’astrophysique. à l’Université de Pékin.

“Un tel environnement n’est pas directement attendu pour un magnétar isolé”, a déclaré Zhang dans un communiqué de presse. “Quelque chose d’autre pourrait être à proximité du moteur FRB, peut-être un compagnon binaire.”

L’étude de modélisation devrait encourager d’autres recherches sur les signaux de rafales radio rapides à partir des binaires étoile/rayons X de Be, ont déclaré les auteurs.

“Ces observations nous ont ramenés à la planche à dessin”, a déclaré Zhang. « Il est clair que les FRB sont plus mystérieux que ce que nous avons imaginé. D’autres campagnes d’observation multi-longueurs d’onde sont nécessaires pour dévoiler davantage la nature de ces objets.

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