Première preuve que d’étranges impulsions radio proviennent de variables cataclysmiques, une « pierre de Rosette » astronomique

Une clé de compréhension pour les signaux cosmiques

Une équipe d’astronomes a identifié de manière formelle la source d’une catégorie de signaux spatiaux qui déconcertait la communauté scientifique depuis sa découverte. Ce phénomène, connu sous le nom de transitoire radio à longue période (LPRT), provient d’une naine rouge et d’une naine blanche engagées dans une orbite extrêmement courte de seulement 1,3 heure. Selon les informations rapportées par IFLScience, ce système binaire produit des éruptions régulières de rayons X sur la même période que les ondes radio.

Le système identifié, nommé ASKAP J1745-5051, possède la lumière optique, les rayons X et le cycle complet des ondes radio, ce qui en fait une véritable « pierre de Rosette » pour d’autres LPRT où seuls certains de ces éléments ont été observés. Le chercheur Kovi Rose, doctorant à l’Université de Sydney et auteur principal de l’étude, a souligné l’importance de cette observation : « Nous pouvons utiliser quelque chose d’aussi complet pour combler les lacunes en termes de population totale. »

L’historique des observations et le mystère des ondes à longue période

L’étude de ces phénomènes a été rendue possible grâce au développement de radiotélescopes capables de produire des images de vastes zones du ciel, initiant une révolution en astronomie qui n’en est qu’à ses balbutiements. Les balayages effectués par des instruments tels que le Murchison Widefield Array ont alerté le monde scientifique sur des classes d’objets astronomiques qui étaient auparavant non seulement inconnus, mais dont on ne soupçonnait même pas l’existence, incluant les fameux LPRT.

Lors de leur première détection, ces signaux ne semblaient avoir aucun sens pour les astronomes. Le signal ressemblait à celui d’un pulsar, mais ralentissait bien au-delà de ce qui est considéré comme théoriquement possible. Cependant, un nombre suffisant d’exemples a été trouvé assez rapidement pour indiquer que ces curiosités sont raisonnablement abondantes. Une percée potentielle a eu lieu en 2024 avec la découverte de ce qui semblait être une naine rouge en orbite autour d’une naine blanche à la source d’un LPRT, GLEAM-X J0704−37, suivie par un autre, ILTJ1101+5521. Les découvreurs de ces systèmes restaient néanmoins incertains quant à la manière dont ils produisaient ces signaux radio distinctifs, attribuant une teinte bleutée de la lumière collectée à la présence d’une naine blanche trop faible et trop proche de sa compagne pour être vue indépendamment à cette distance.

La mécanique complexe des variables cataclysmiques

Dans le cadre des découvertes de GLEAM-X J0704−37 et ILTJ1101+5521, Kovi Rose a expliqué à IFLScience que bien qu’il y ait eu des preuves pour soupçonner qu’une variable cataclysmique (VC) en était la source, la preuve manquait. Ces systèmes spécifiques, les VC, se produisent lorsqu’une naine blanche et une étoile de la séquence principale sont enfermées dans une danse si serrée que la naine blanche peut attirer de la matière des couches externes de sa compagne.

Lorsque cette matière se dépose sur la naine blanche, elle devient parfois si chaude que la fusion s’enflamme. Cette explosion de luminosité crée une nova. À terme, une quantité si importante de matière peut être capturée que la naine blanche dépasse la masse critique de 1,4 fois celle du Soleil, ce qui déclenche une supernova de type Ia. C’est précisément cette dynamique extrême qui est au cœur des observations récentes menées par l’équipe de l’Université de Sydney.

L’empreinte spectrale et le cycle des émissions

Le système ASKAP J1745-5051 présente des caractéristiques similaires aux précédentes découvertes, mais avec un ajout fondamental : sa lumière contient ce que Kovi Rose appelle une empreinte spectrale de certains éléments, que l’on observe dans les VC lorsque ces éléments sont capturés par la naine blanche. Les coauteurs de l’étude proposent que le signal radio est déclenché lorsque les champs magnétiques des étoiles interagissent avec des particules chargées électriquement faisant le voyage entre les deux astres.

Une caractéristique supplémentaire d’ASKAP J1745-5051 est qu’il libère également des rayons X, ce qui n’est que la troisième fois qu’un LPRT est observé en train de le faire. Les rayons X, censés être produits lorsque la matière prélevée sur la naine rouge est chauffée à des températures extrêmes, suivent le même cycle de 1,3 heure que les ondes radio, bien que le déclenchement se produise à un point différent de l’orbite. « Ces émissions sont toutes liées au mouvement orbital du système », a précisé le chercheur dans une déclaration. « Mais de manière intéressante, les signaux radio et rayons X n’atteignent pas leur maximum en même temps, ce qui nous dit qu’ils sont produits dans différentes régions du système. »

Des parallèles inattendus et de nouvelles perspectives

Une question demeure : sachant que l’on a trouvé beaucoup plus de VC que de LPRT, pourquoi chaque variable cataclysmique n’est-elle pas un LPRT ? Kovi Rose a indiqué à IFLScience que dans certains cas, cela peut s’expliquer par le fait que le signal est pointé loin de la Terre, ou que les étoiles n’ont pas été observées sur une orbite complète. Il a noté que certaines VC n’accrètent que par intermittence, et pourraient ne pas produire de signaux radio entre-temps, bien que des facteurs non reconnus puissent également entrer en jeu. L’étude complète détaillant ces hypothèses est publiée dans la revue Nature Astronomy.

Le comportement d’ASKAP J1745−5051 se distingue : au lieu de s’en tenir à une fréquence constante, son signal dérive légèrement vers le haut et vers le bas du spectre, tout en présentant une structure complexe de pics de fréquences. Un seul autre LPRT connu se comporte de cette manière, mais les auteurs notent un parallèle surprenant au sein de notre propre système solaire : les signaux créés par Io énergisant des particules dans le puissant champ magnétique de Jupiter. Convaincus qu’il ne s’agit pas d’une coïncidence, ils soulignent : « La modulation de l’intensité, la présence de plasma local agissant comme un écran d’interférence pour l’émission radio dirigée ». Il existe des raisons de penser qu’il y a deux classes de LPRT causées par des conditions physiques différentes, et cette découverte devrait permettre aux astronomes de distinguer celles causées par des VC de celles ayant des moteurs tout à fait différents.

Selon la source : iflscience.com