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Posté par Adrien le Dimanche 08/01/2017 à 00:00
Mystérieux sursauts radio d'origine cosmique: la source se précise
Pour la première fois, des astronomes ont repéré la galaxie hôte d'un sursaut radio rapide (SRR). Les scientifiques disposent ainsi d'un élément de plus pour déterminer la cause de ces ondes radioélectriques puissantes, mais fugaces. Ces impulsions de quelques millisecondes seulement intriguent les astrophysiciens depuis leur découverte, il y a une dizaine d'années.

" Maintenant, nous savons qu'au moins un de ces SRR provenait d'une galaxie naine (Une galaxie naine est une petite galaxie composée de l'ordre de 10 milliards d'étoiles, un nombre relativement faible par rapport aux 100 milliards d'étoiles de notre galaxie, la Voie lactée.) située à quelque trois milliards d'années-lumière de la Voie lactée ", affirme Shriharsh Tendulkar, chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant...) postdoctoral à l'Université McGill. En compagnie de collègues astronomes, il a présenté ces données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) aujourd'hui, lors du congrès de l'American Astronomical Society qui se tient à Grapevine, au Texas. Les résultats de ces travaux ont également été publiés dans la revue Nature et ont fait l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette verbale. Il est défini par les relations...) d'articles connexes dans The Astrophysical Journal Letters.

Jusqu'à maintenant, les astronomes n'étaient même pas arrivés à déterminer avec certitude si les SRR provenaient de la Voie lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois simplement « la Galaxie », avec une...) ou d'une autre galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de deux autres Galaxie, cette...). Or, bien qu'ils en ignorent toujours la cause exacte, ils savent aujourd'hui qu'une de ces puissantes impulsions émanait d'une lointaine galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir supermassif en son centre.) naine, ce qui, en soi, représente " un pas de géant dans la compréhension de ces phénomènes ", se réjouit Shami Chatterjee, de l'Université Cornell, lui aussi membre de l'équipe internationale à l'origine de cette récente découverte.

Des sursauts à répétition

On a répertorié à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du...) 18 SRR. Tous ont été détectés au moyen de radiotélescopes à une seule antenne (En radioélectricité, une antenne est un dispositif permettant de rayonner (émetteur) ou de capter (récepteur) les ondes électromagnétiques.) ne permettant pas de situer la source des signaux avec assez de précision pour que d'autres observatoires puissent cerner le milieu hôte. Toutefois, un de ces SRR se distingue de tous les autres : découvert en novembre 2012 à l'observatoire d'Arecibo, à Porto Rico, il s'est répété de nombreuses fois. Cette succession de sursauts a été détectée pour la première fois à la fin de 2015 par Paul Scholz, doctorant (Un doctorant est un chercheur débutant s'engageant, sous la supervision d'un directeur de thèse, dans un projet de recherche sur une...) à l'Université McGill.

Puisque l'objet - baptisé FRB 121102 en raison de la date du premier signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux...) capté - émet des sursauts en série, les astronomes ont pu se livrer cette année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) à une observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude...) soutenue au moyen du réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on appelle...) radiotélescopique VLA Karl G. Jansky (VLA pour very large array, très grand réseau) de la National Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour vrai au sens large. L'ensemble de connaissances,...) Foundation (NSF). Constitué de multiples antennes, ce réseau radiotélescopique possède un pouvoir de résolution (En optique, le pouvoir de résolution d'un système optique désigne sa capacité à distinguer des détails fins. Il est défini comme la distance...) suffisant pour permettre la localisation exacte d'un objet céleste (Un astre, ou objet céleste est un objet de l'Univers. Les règles d'accès et d'utilisation de ces corps sont régies par le droit de l'espace.). Au cours d'une campagne (La campagne, aussi appelée milieu rural désigne l'ensemble des espaces cultivés habités, elle s'oppose aux concepts de ville, d'agglomération ou de milieu...) d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir...) de 83 heures réparties sur six mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) et réalisée en 2016, le réseau VLA a détecté neuf sursauts émanant de FRB 121102.

À partir de la position exacte définie à l'aide de ce réseau radiotélescopique, M. Tendulkar et d'autres chercheurs ont obtenu, au moyen du télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter la...) Gemini North situé à Hawaii, une image révélant la présence d'une galaxie naine de faible luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.) là où se produisent les SRR. De plus, grâce aux données spectroscopiques provenant du télescope Gemini, les chercheurs ont pu évaluer à plus de trois milliards d'années-lumière la distance séparant la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive...) de cette galaxie naine.

Une humble et modeste galaxie hôte

" Les SRR captés proviennent, semble-t-il, d'une humble et modeste galaxie dont la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force...) équivaut à moins de 1 pour 100 de la masse de notre Voie lactée ", précise Shriharsh Tendulkar. " Cela a de quoi étonner. On s'attend normalement à ce que les SRR proviennent de vastes galaxies, soit celles qui possèdent le plus d'étoiles et d'étoiles à neutrons, ces résidus d'étoiles massives. Cette galaxie naine est moins riche en étoiles, mais ces dernières s'y forment rapidement, ce qui pourrait indiquer que les SRR émanent de jeunes étoiles à neutrons. Les galaxies naines sont le théâtre de deux autres types de phénomènes extrêmes fréquents : les sursauts gamma de longue durée et les supernovæ super lumineuses. La présente découverte pourrait laisser entrevoir un lien entre les SRR et ces deux types d'événements. "

Outre les signaux lumineux en provenance de FRB 121102, le réseau VLA a détecté, dans la même région, une source constante et persistante d'ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) radio plus faibles.

Afin de situer l'objet avec une précision encore plus grande, une équipe d'observateurs a eu recours aux multiples radiotélescopes des réseaux interférométriques à très longue base européen (EVN) et américain (réseau VLBA de la NSF) ainsi qu'au télescope William E. Gordon de l'observatoire d'Arecibo, faisant 1 000 pieds de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la...).

" Ces observations d'une extrême précision ont révélé que la distance entre les sursauts et la source persistante était probablement d'au plus 100 années-lumière ", souligne Jason Hessels, de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics...) néerlandais de radioastronomie (La radioastronomie est une branche de l'astronomie qui s'occupe de l'observation du ciel dans le domaine des ondes radio. C'est une science relativement jeune qui a fait ses débuts dans les années 1930.) et de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au...) d'Amsterdam.

" À notre avis (Anderlik-Varga-Iskola-Sport (Anderlik-Varga-Ecole-Sport) fut utilisé pour désigner un projet hongrois de monoplace de sport derrière lequel se cachait en fait un monoplace de chasse destiné au Legüyi Hivatal,...), soit les sursauts et la source d'émission continue sont un seul et même objet, soit il existe entre les deux une sorte de lien physique ", explique Benito Marcote, du Joint Institute for VLBI ERIC (JIVE), situé à Dwingeloo, aux Pays-Bas.

Le radiotélescope CHIME à la rescousse

Selon les astronomes, les sources les plus probables des SRR sont soit une jeune étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.) à neutrons - possiblement un magnétar (Un magnétar est une étoile à neutrons disposant d'un champ magnétique hyper-puissant, qui émet des radiations électromagnétiques de haute énergie, comme...) doté d'un champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la...) hyper puissant - entourée de matériel éjecté lors de l'explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz. Plus cette transformation s'effectue rapidement, plus la...) d'une supernova (Une supernova est l'ensemble des phénomènes conséquents à l'explosion d'une étoile, qui s'accompagne d'une augmentation brève mais fantastiquement grande de sa luminosité. Vue depuis la Terre,...) ou de matériel éjecté par un pulsar (Un pulsar, dont le nom provient de l'abréviation de pulsating radio source (source radio pulsante), est le nom donné à une étoile à neutrons tournant très rapidement sur elle-même (période typique de...) issu de l'explosion, soit un trou noir supermassif (En astrophysique, un trou noir supermassif est un trou noir dont la masse est d'environ un million à un milliard de masses solaires. C'est le type de trou noir le plus grand, après le --...) actif de la galaxie, les ondes radio provenant de jets de matériel issus du voisinage (La notion de voisinage correspond à une approche axiomatique équivalente à celle de la topologie. La topologie traite plus naturellement les notions globales comme la continuité qui s'entend ici comme la continuité en tout point. En revanche, pour...) du trou noir (En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense qu’il empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s’en échapper...).

" Le mystère des SRR est loin d'être élucidé ", reconnaît Victoria Kaspi, professeure de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien,...) à McGill et éminente scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) membre de l'équipe internationale ayant mené ces nouvelles études. " Toutefois, nous venons de faire un grand pas en avant en repérant la galaxie hôte de cette succession de signaux. "

Le radiotélescope interférométrique CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment, expérience canadienne de cartographie (La cartographie désigne la réalisation et l'étude des cartes géographiques. Le principe majeur de la cartographie est la représentation de données sur un support réduit représentant...) de l'hydrogène), installé en Colombie-Britannique, pourrait nous fournir les réponses qui nous manquent, poursuit la Pre Kaspi. En balayant la moitié de la voûte (Une voûte (ou voute) est un élément architectural de couvrement intérieur d'un édifice présentant un intrados. La voûte travaille comme un arc et son équilibre...) céleste chaque jour, CHIME pourrait déceler quotidiennement des dizaines de SRR, précise-t-elle. " Lorsque nous comprendrons l'origine de ce phénomène, nous aurons en main (La main est l’organe préhensile effecteur situé à l’extrémité de l’avant-bras et relié à ce dernier par le poignet. C'est un organe destiné à saisir...) une sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des objets du système solaire et, pour certaines, l'espace qui est au-delà. Cela couvre à la fois les mesures in situ (champs électriques et...) novatrice et fort utile pour scruter l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.). "

Cette étude a été financée en partie par le Conseil national de recherches du Canada, le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, l'Institut canadien de recherches avancées, la Chaire d'astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la...) et de cosmologie (La cosmologie est la branche de l'astrophysique qui étudie l'Univers en tant que système physique.) Lorne Trottier, le European Research Council et la National Science Foundation des États-Unis.

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Source: Université McGill