Le télescope Green Bank a pu observer les changements de direction des ondes provenant de FRB20190520B, vues à travers la lentille de l’atmosphère d’une étoile massive. Crédit : NSF/GBO/P.Vosteen.
Un mystérieux objet cosmologique situé dans une galaxie naine lointaine produit des sursauts radio rapides (FRB). De nouvelles recherches ont révélé un environnement astronomique rare autour de sa source, où les champs magnétiques se tordent et ondulent. Il s’agit de la première observation d’une inversion du champ magnétique à partir d’un FRB, ce qui suggère que certains FRB pourraient provenir de systèmes stellaires binaires.
Au cœur d’une galaxie naine située à quatre milliards d’années-lumière se trouve un mystérieux objet cosmologique produisant des bouffées d’énergie qui ne durent que quelques millisecondes. De nouvelles recherches sur ce sursaut radio rapide (FRB) ont révélé un environnement astronomique rarement observé autour de sa source, où les champs magnétiques se tordent, tournent et ondulent au fil du temps. Il s’agit de la première détection d’une inversion du champ magnétique observée à partir d’un FRB, et de la première fois que ce comportement est observé dans une autre galaxie.
Les astronomes cherchent depuis longtemps l’origine mystérieuse des FRB. Découvertes en 2007 par une équipe de scientifiques de l’université de Virginie occidentale, ces mystérieuses impulsions radio transitoires sont considérées comme des énigmes de l’univers, car leur cause et leur origine sont encore inconnues.
Une équipe internationale, dirigée par Reshma Anna-Thomas, assistante de recherche diplômée de l’université de Virginie occidentale, a trouvé la première preuve d’inversion du champ magnétique dans un FRB au cours de la campagne. Cette découverte renforce également l’idée qu’au moins une fraction des FRBs provient d’un système binaire, c’est-à-dire d’un système composé de deux étoiles en orbite l’une autour de l’autre.
partage Anna-Thomas, « Nous espérions découvrir une valeur élevée de la mesure de rotation, indiquant un environnement de plasma extrêmement magnétisé, mais de manière surprenante, nous avons également découvert qu’elle est très variable et que le champ magnétique intégré change de direction. »
Anna-Thomas et son équipe ont utilisé le Green Bank Telescope (GBT) de la National Science Foundation pour observer le FRB 20190520B pendant dix-sept mois, ce qui est très court à l’échelle du temps astronomique. Les caractéristiques particulières du FRB ont incité à approfondir les données, notamment la mesure de dispersion locale élevée, signe d’un environnement local dense, et une source radio persistante située au même endroit que le FRB. Les données du télescope australien Parkes, également connu sous le nom de Murriyang, ont permis de compléter ce tableau et de renforcer leur conclusion.
Des champs magnétiques présentant des turbulences et des inversions aussi extrêmes n’ont jamais été observés dans le cosmos, bien qu’un pulsar de notre galaxie s’en rapproche. Ce pulsar fait partie d’un système binaire avec une étoile très massive. Les chercheurs interprètent les propriétés magnétiques observées de leur FRB comme provenant probablement de la couronne turbulente d’une étoile massive, qui fournit une lentille étonnante à travers laquelle nous voyons le FRB binaire. Sarah Burke Spolaor, professeur et astronome à la WVU, explique : « Le vent de plasma furieusement ondulant et ruisselant de l’atmosphère de l’étoile massive fournit un champ magnétique en constante évolution le long de notre ligne de visée vers la source du FRB. La polarisation se produit lorsque les ondes lumineuses fluctuent dans une orientation spécifique, et les champs magnétiques peuvent réaligner cette orientation. C’est ainsi que nous avons pu observer les changements d’orientation de la lumière ».
Ryan Lynch, un scientifique du GBO qui a soutenu cette recherche, ajoute : « La grande sensibilité du GBT, ses capacités d’observation des hautes fréquences et d’enregistrement de données complètes sur la polarisation ont été cruciales pour l’étude. C’est l’un des meilleurs télescopes disponibles pour l’étude des FRBs ».
Pour en savoir plus sur cette découverte, voir Twisted Magnetic Fields Discovered Around Mysterious Fast Radio Burst.
Référence : « Magnetic field reversal in the turbulent environment around a repeating fast radio burst » par Reshma Anna-Thomas, Liam Connor, Shi Dai, Yi Feng, Sarah Burke-Spolaor, Paz Beniamini, Yuan-Pei Yang, Yong-Kun Zhang, Kshitij Aggarwal, Casey J. Law, Di Li, Chenhui Niu, Shami Chatterjee, Marilyn Cruces, Ran Duan, Miroslav D. Filipovic, George Hobbs, Ryan S. Lynch, Chenchen Miao, Jiarui Niu, Stella K. Ocker, Chao-Wei Tsai, Pei Wang, Mengyao Xue, Ju-Mei Yao, Wenfei Yu, Bing Zhang, Lei Zhang, Shiqiang Zhu et Weiwei Zhu, 11 mai 2023, Science.
DOI : 10.1126/science.abo6526
Le Green Bank Observatory et le National Radio Astronomy Observatory sont des installations majeures de la National Science Foundation, exploitées dans le cadre d’un accord de coopération par Associated Universities, Inc.
Le Center for Gravitational Waves and Cosmology (GWAC) de l’université de Virginie occidentale s’attaque à des problèmes d’astrophysique de pointe qui peuvent être résolus plus efficacement grâce à une collaboration interdisciplinaire entre la physique, l’astronomie, les mathématiques, l’informatique et l’ingénierie. Le centre explore les origines de l’univers et les processus fondamentaux impliqués dans la formation des galaxies, l’évolution stellaire et la formation des étoiles. Grâce à un réseau collaboratif d’experts, notre mission se concentre sur la recherche, l’éducation et la sensibilisation.
Reshma Anna-Thomas et Sarah Burke Spolaor remercient la NSF pour sa subvention AAG-1714897.