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En 2007, les astronomes ont détecté un flash d'ondes radio d'une durée beaucoup plus courte qu'un clin d'œil.. De tels signaux, maintenant appelés rafales de radio rapides (FRB), auraient été produits il y a des milliards d'années dans des galaxies lointaines. Si tel est le cas, les sources de FRB doivent être spectaculairement énergiques et, fort probablement, différentes de tout ce qui a été observé dans notre galaxie. Repérer les galaxies qui hébergent les FRB est la clé pour débloquer les origines mystérieuses de ces signaux. , Ravi et al. rapporte la découverte de la galaxie hôte probable d'un FRB qui a voyagé pendant 6 milliards d'années avant d'atteindre la Terre. Les propriétés de cette galaxie suggèrent que la formation d'étoiles actives n'est pas essentielle pour créer une source de FRB.
La maxime ‘emplacement, emplacement, emplacement’ s’applique aux FRB: il est essentiel de connaître l’origine de ces signaux pour comprendre ce qui les génère. Bien que les astronomes aient détecté près de 100 sources de FRB jusqu'à présent, les positions mesurées de ces sources dans le ciel ont généralement été trop imprécises pour identifier les galaxies hôtes. Une exception est la première source de FRB à produire des rafales répétées. Cette source a été localisée dans une région de formation d’étoiles actives dans une pauvre galaxie «naine».. La découverte corroborait les théories qui attribuent l'origine des FRB aux restes extrêmement condensés de puissantes explosions stellaires appelées supernovae. Par exemple, les FRB récurrents pourraient provenir d'étoiles à neutrons jeunes et hyper-magnétisées – les restes effondrés d'étoiles massives..
Cependant, la plupart des sources FRB ne produisent pas de rafales répétées. Les astronomes se sont donc demandé si ces événements apparemment ponctuels avaient une origine différente de celle des FRB récurrents.. D'un point de vue pratique, les FRB ponctuels sont beaucoup plus difficiles à étudier que les redoublants. Dans le cas d'une FRB répétée, un observateur patient peut attendre d'autres rafales et affiner la position mesurée de la source. Mais pour une FRB ponctuelle, la position doit être localisée en capturant les données haute résolution nécessaires en même temps que la rafale est découverte.
Ravi et ses collègues ont réussi cet exploit en utilisant un éventail de dix antennes paraboliques relativement petites (4,5 mètres de diamètre) réparties sur une superficie d'environ un kilomètre carré à Owens Valley, en Californie. Ce réseau de télescopes distribués, connu sous le nom de prototype d'antenne Deep Synoptic Array 10 (DSA-10), peut balayer une large étendue de ciel à la recherche de FRB (Fig. 1a). Il peut également fournir une résolution spatiale suffisante pour déterminer la position d’une rafale dans le ciel avec une grande précision.. Cette précision doit en effet être extrêmement élevée: à moins que la position soit connue au 1 000e de degré, associer de manière robuste un FRB à une galaxie hôte spécifique est impossible.. Même si Ravi et al. déterminé la position de leur FRB avec ce niveau de précision (Fig. 1b), il subsiste une certaine incertitude quant à savoir si la galaxie identifiée est ou non le véritable hôte.
Les auteurs démontrent que cette galaxie hôte probable est très différente de l'hôte5 de la source bien localisée de la FRB répétitive. Il est 1 000 fois plus massif et ne montre aucune des prodigieuses formations d'étoiles associées à l'environnement de la source à répétition FRB. Une semaine seulement avant la publication en ligne des travaux de Ravi et de ses collègues, une avancée similaire a été rapportée. en utilisant le télescope australien Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP). Les auteurs de cet article ont réalisé une localisation encore plus précise d'un autre FRB unique et ont également démontré qu'il provenait d'une galaxie massive qui montre peu de signes de formation d'étoiles actives.
Ces résultats signifient-ils donc que les FRB et les répéteurs uniques proviennent de différents types de galaxies et qu'ils ont des origines physiquement différentes? Les astronomes ont-ils deux énigmes à résoudre? Peut-être, mais avec seulement trois galaxies hôtes de FRB identifiées à ce jour, de nombreuses alternatives restent ouvertes. Par exemple, il est possible que tous les FRB soient générés par des étoiles à neutrons hyperaimantées, mais il existe différentes manières de produire de telles étoiles à neutrons.. Certaines pourraient se former directement lors de l'effondrement d'une étoile massive, alors que d'autres pourraient être constituées d'anciennes étoiles à neutrons d'un système binaire qui se brisent lorsque la distance orbitale entre elles diminue. Cette différence pourrait expliquer pourquoi certaines briques semblent provenir de régions qui forment des étoiles et d’autres ne le font pas..
De manière passionnante, nous en saurons bientôt beaucoup plus. Le mystère des FRB a conduit de nombreuses équipes du monde entier à syntoniser des radiotélescopes en vue de la découverte et de la localisation de ces signaux, et l'on pense que des milliers de FRB se produisent chaque jour dans le ciel.. Le fait que moins de 100 sources FRB aient été détectées reflète les faibles champs de vision des radiotélescopes existants. Si un radiotélescope sensible pouvait être construit avec une vue continue sur tout le ciel, les FRB ressembleraient à un feu d'artifice. Cependant, des télescopes à grand champ tels que l’Expérience canadienne de cartographie de l’intensité de l’hydrogène (CARILLON) commencent à changer la donne. Il se peut que les astronomes aient catalogué des milliers de sources FRB et en aient identifié au moins des dizaines.
Les localisations précises de DSA-10 et ASKAP jettent une lumière sur les origines des FRB, mais elles nous renseignent également sur l'utilisation potentielle de ces signaux en tant que sondes astronomiques. Les FRB sont retardés dans leur arrivée sur Terre par le matériel autrement invisible entre les galaxies. En mesurant la magnitude de ce délai et en comparant cette mesure à la distance qui le sépare de la galaxie hôte, les astronomes peuvent cartographier la densité de matériau ionisé dans un espace intergalactique et ainsi peser l'Univers de manière unique. Les localisations de FRB uniques suggèrent que les galaxies hôtes de FRB ne biaiseront que légèrement ces mesures. De plus, les résultats indiquent qu'avec la détection et la localisation de milliers de FRB, une carte 3D du matériau entre les galaxies pourrait être réalisée.
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