Une impression d’artiste représente le télescope CHIME détectant des sursauts radio rapides tout au long de l’année. Crédit : CHIME/FRB Collaboration, avec des ajouts artistiques de Luka Vlajić
Les outils statistiques soutiennent l’idée que tous les sursauts radio peuvent se répéter s’ils sont observés suffisamment longtemps.
Des scientifiques de l’Institut Kavli du MIT et d’autres chercheurs ont doublé le nombre de sources connues de sursauts radio rapides (FRB) répétitifs pour le porter à 50, selon leur étude publiée dans The Astrophysical Journal. En utilisant des outils statistiques avancés et CHIME, la recherche suggère que tous les FRB peuvent éventuellement se répéter, avec des durées d’éclatement et des gammes de fréquences différentes, ce qui indique des origines différentes. Cette étude permet de mieux comprendre les morts stellaires explosives et leurs conséquences.
Les sursauts radio rapides (FRB) sont des éclairs répétitifs d’ondes radio qui restent une source de mystère pour les astronomes. Nous savons cependant quelques choses à leur sujet : Les FRBs proviennent de l’extérieur de la Voie Lactée, par exemple, et ils sont probablement produits par les cendres d’étoiles mourantes. Alors que de nombreuses ondes radio astronomiques n’ont été observées qu’une seule fois, d’autres ont été observées plusieurs fois – une énigme qui a conduit les astronomes à se demander si ces ondes radio sont similaires dans leur nature et leur origine.
Aujourd’hui, une grande équipe d’astronomes, dont plusieurs membres de l’Institut Kavli d’astrophysique et de recherche spatiale du MIT et du département de physique du MIT, ont collaboré à des travaux visant à décrypter l’origine et la nature des FRBs. Leur récente publication en libre accès dans The Astrophysical Journal fait état de la découverte de 25 nouvelles sources de FRB répétitives, ce qui double le nombre connu de ces phénomènes par les scientifiques, le portant à 50. En outre, l’équipe a constaté que de nombreux FRBs répétitifs sont inactifs, produisant moins d’un sursaut par semaine de temps d’observation.
L’expérience canadienne de cartographie de l’intensité de l’hydrogène (CHIME), dirigée par le Canada, a permis de détecter des milliers de FRB en balayant l’ensemble du ciel nordique. Les astronomes de la collaboration CHIME/FRB ont donc mis au point un nouvel ensemble d’outils statistiques pour passer au peigne fin des ensembles massifs de données afin de trouver toutes les sources répétitives détectées jusqu’à présent. Les astronomes ont ainsi pu observer la même source avec différents télescopes et étudier la diversité des émissions. « Nous pouvons désormais calculer avec précision la probabilité que deux ou plusieurs sursauts provenant d’endroits similaires ne soient pas une simple coïncidence », explique Ziggy Pleunis, chercheur postdoctoral à l’Institut Dunlap pour l’astronomie et l’astrophysique et auteur correspondant de ce nouveau travail.
L’équipe a également conclu que tous les FRB pourraient éventuellement se répéter. Ils ont constaté que les ondes radio observées une seule fois différaient de celles observées plusieurs fois, à la fois en termes de durée des sursauts et de gamme de fréquences émises, ce qui renforce l’idée que ces sursauts radio ont en effet des origines différentes.
Daniele Michilli, post-doctorant au MIT, et Kaitlyn Shin, étudiante en doctorat, tous deux membres du Synoptic Radio Lab de Kiyoshi Masui, professeur adjoint au MIT, ont analysé les signaux émis par les 1 024 antennes de CHIME. Le travail, explique Michilli, « nous a permis d’identifier sans ambiguïté certaines des sources comme étant des répéteurs et de fournir à d’autres observatoires des coordonnées précises pour des études de suivi ».
« Maintenant que nous disposons d’un échantillon beaucoup plus large de FRBs répétitifs, nous sommes mieux équipés pour comprendre pourquoi nous pouvons observer certains FRBs comme répétitifs et d’autres comme apparemment non répétitifs, et quelles sont les implications pour mieux comprendre leurs origines », déclare Shin.
Pleunis ajoute : « Les FRB sont probablement produits par les restes de morts stellaires explosives. En étudiant en détail les sources de FRB qui se répètent, nous pouvons étudier les environnements dans lesquels ces explosions se produisent et mieux comprendre les dernières étapes de la vie d’une étoile. Nous pourrons également en savoir plus sur les matériaux expulsés avant et pendant la mort de l’étoile, qui sont ensuite renvoyés dans les galaxies dans lesquelles vivent les FRBs ».
Pour en savoir plus sur cette recherche, voir Doubler le nombre de sources répétées de sursauts radio rapides.
Référence : « CHIME/FRB Discovery of 25 Repeating Fast Radio Burst Sources » par Bridget C. Andersen, Kevin Bandura, Mohit Bhardwaj, P. J. Boyle, Charanjot Brar, Tomas Cassanelli, S. Chatterjee, Pragya Chawla, Amanda M. Cook, Alice P. Curtin, Matt Dobbs, Fengqiu Adam Dong, Jakob T. Faber, Mateus Fandino, Emmanuel Fonseca, B. M. Gaensler, Utkarsh Giri, Antonio Herrera-Martin, Alex S. Hill, Adaeze Ibik, Alexander Josephy, Jane F. Kaczmarek, Zarif Kader, Victoria Kaspi, T. L. Landecker, Adam E. Lanman, Mattias Lazda, Calvin Leung, Hsiu-Hsien Lin, Kiyoshi W. Masui, Ryan Mckinven, Juan Mena-Parra, Bradley W. Meyers, D. Michilli, Cherry Ng, Ayush Pandhi, Aaron B. Pearlman, Ue-Li Pen,, Emily Petroff, Ziggy Pleunis, Masoud Rafiei-Ravandi, Mubdi Rahman, Scott M. Ransom, Andre Renard, Ketan R. Sand, Pranav Sanghavi, Paul Scholz, Vishwangi Shah, Kaitlyn Shin, Seth Siegel, Kendrick Smith, Ingrid Stairs, Jianing Su, Shriharsh P. Tendulkar, Keith Vanderlinde, Haochen Wang, Dallas Wulf, Andrew Zwaniga and The CHIME/FRB Collaboration, 26 avril 2023, The Astrophysical Journal.
DOI : 10.3847/1538-4357/acc6c1
Outre Michilli, Shin et Masui, les étudiants en physique Calvin Leung et Haochen Wan du MIT ont contribué à l’étude.