sursaut radio radiotélescope CHIME
Publié par Adrien le 11/01/2019 à 08:00
Une équipe de scientifiques canadiens a découvert un deuxième sursaut radio rapide répétitif. Les sursauts radio rapides (FRB) sont de courtes impulsions d'ondes radio provenant d'une source située bien au-delà des confins de notre 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...), la Voie lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois simplement « la Galaxie », avec une majuscule) est le nom de la galaxie dans laquelle se situent le Système...). Selon les scientifiques, ces sursauts émaneraient de phénomènes astrophysiques puissants qui se produisent à des milliards d'années-lumière de 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...).
La découverte du signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux...) extragalactique est l'un des premiers résultats fort attendus du radiotélescope (Un radiotélescope est un télescope spécifique utilisé en radioastronomie pour capter les ondes radioélectriques émises par les astres. Ces ondes radio, bien que plus ou moins prédites par...) CHIME (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 un espace...) de l'intensité de l'hydrogène), inauguré à la fin de 2017 par des scientifiques 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 moment où les...) de la Colombie?Britannique, de l'Université McGill, de l'Université de Toronto, 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...) Périmètre (Le périmètre d'une figure plane est la longueur du bord de cette figure. Le calcul du périmètre sert par exemple à déterminer la quantité de grillage nécessaire à la clôture d'un terrain, le nombre...) de physique théorique (La physique théorique est la branche de la physique qui étudie l’aspect théorique des lois physiques et en développe le formalisme mathématique.) et du Conseil national de recherches du Canada.
Le FRB répétitif est l'un des 13 sursauts détectés au cours d'une période d'à peine trois semaines pendant l'été 2018. Cette découverte démontre clairement les capacités du nouveau télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter la luminosité ainsi que la taille...), qui n'en était alors qu'à l'étape de prédémarrage et ne fonctionnait qu'à une fraction de sa capacité. Situé dans la vallée (Une vallée est une dépression géographique généralement de forme allongée et façonnée dans le relief par un cours d'eau...) de l'Okanagan, en Colombie-Britannique, le télescope a enregistré d'autres sursauts du FRB répétitif au cours des semaines suivantes.
Cette découverte laisse supposer l'existence d'autres FRB répétitifs
Parmi la soixantaine de sursauts observés, un seul FRB répétitif provenant d'une source unique avait été détecté, cette fois par le radiotélescope Arecibo à Puerto Rico, en 2015.
"Jusqu'à ce moment-là, nous ne connaissions l'existence que d'un seul FRB répétitif. La découverte de ce deuxième cas nous permet de croire qu'il pourrait y en avoir d'autres. Si nous pouvions étudier plus de FRB répétitifs et plus de sources, nous pourrions peut-être découvrir la provenance de ces phénomènes et leurs causes", indique Ingrid Stairs, membre de l'équipe CHIME et astrophysicienne à l'Université de la Colombie-Britannique.
Avant que CHIME commence à enregistrer des 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.), certains scientifiques se demandaient si la gamme de fréquences radio couverte par le télescope serait trop basse pour que les sursauts radio rapides soient détectés. La plupart des FRB avaient été détectés à des fréquences avoisinant les 1 400 MHz, soit bien au-dessus de la gamme du télescope canadien, qui va de 400 à 800 MHz.
Les résultats de l'équipe CHIME, divulgués dans deux articles publiés dans le magazine Nature le 9 janvier 2019 et présentés le même 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 Soleil...) à l'occasion du congrès de la Société américaine d'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés physiques et chimiques. Elle ne doit pas être confondue avec la...), à Seattle, ont dissipé ces doutes puisque la majorité des 13 sursauts ont été détectés aux fréquences les plus basses couvertes par CHIME. Dans certains de ces cas, le signal était si clair qu'il est permis de croire que d'autres FRB seraient détectables à des fréquences inférieures à 400 MHz.
Les FRB émanent probablement d'"endroits spéciaux" parmi les galaxies
La majorité des 13 FRB détectés ont montré des signes de dispersion (La dispersion, en mécanique ondulatoire, est le phénomène affectant une onde dans un milieu dispersif, c'est-à-dire dans lequel les différentes fréquences...), un phénomène qui donne des renseignements sur l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux...) d'une source d'ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de...) radio. En étudiant l'étalement de la dispersion, l'équipe CHIME a conclu que les sources de FRB sont des objets astrophysiques puissants se situant fort probablement dans des endroits ayant des caractéristiques particulières.
"Un FRB pourrait provenir d'un amas dense, comme un reste de supernova (Une supernova est l'ensemble des phénomènes conséquents à l'explosion d'une étoile, qui s'accompagne d'une augmentation brève mais...), ou encore d'un point (Graphie) situé près 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...) central d'une 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.), explique Cherry Ng, membre de l'équipe et astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) à l'Université de Toronto. Une chose est sûre: la dispersion observée nous indique qu'il s'agit d'un endroit spécial."
Depuis la première détection de FRB, les scientifiques rassemblent les caractéristiques des signaux pour élaborer des modèles qui pourraient révéler les sources de ces sursauts mystérieux et donner une idée de leur environnement. Toutefois, la détection de FRB à basse fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de...) entraînera la révision de certaines théories.
"Peu importe la source de ces ondes radio, c'est intéressant de constater la vaste gamme de fréquences produites. Selon certains modèles, la source ne peut rien produire en deçà d'une certaine fréquence", précise Arun Naidu de l'Université McGill, également membre de l'équipe.
"[Nous savons maintenant que] les sources produisent des ondes radio de basse fréquence qui peuvent s'échapper de leur environnement sans trop se disperser avant d'atteindre la Terre et d'être détectées. Ce phénomène nous informe sur les environnements et les sources. Nous n'avons pas résolu l'énigme, mais nous avons plusieurs indices supplémentaires", affirme Tom Landecker, membre de l'équipe CHIME rattaché au Conseil national de recherches du Canada.
CHIME est un nouveau télescope conçu et construit par des astronomes canadiens. "CHIME recompose l'image du ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) en traitant les signaux radio captés par des milliers d'antennes au moyen d'un système imposant, explique Kendrick Smith, de l'Institut Périmètre de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et...) théorique. CHIME possède le système de traitement le plus gros parmi tous les télescopes de la Terre, ce qui lui permet d'observer d'immenses portions du ciel en même temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.)."
CHIME est le fruit (En botanique, le fruit est l'organe végétal protégeant la graine. Caractéristique des Angiospermes, il succède à la fleur par transformation du pistil. La paroi de l'ovaire forme le...) d'une collaboration entre plus de 50 scientifiques provenant de l'Université de la Colombie-Britannique, de l'Université McGill, de l'Université de Toronto et du Conseil national de recherches du Canada. L'investissement de 16 millions de dollars a été réalisé par la Fondation canadienne pour l'innovation et les gouvernements de la Colombie-Britannique, de l'Ontario et du Québec. Un financement supplémentaire a été accordé par l'Institut Dunlap d'astronomie et d'astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et l'étude des propriétés des objets de l'univers...), le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada et l'Institut canadien de recherches avancées. Le télescope se trouve à l'Observatoire fédéral de radioastrophysique du Conseil national de recherches du Canada, près de Penticton, au coeur des montagnes de la vallée de l'Okanagan, en Colombie-Britannique.