CHIME détecte une source de sursauts radio rapides répétitifs extrêmement active

Un écho lointain sous haute surveillance

Venus des confins de l’univers, des signaux radio extrêmement brefs et puissants intriguent les scientifiques. Nommés sursauts radio rapides (ou FRB), ces flashs d’une durée de quelques millisecondes seulement présentent une dispersion caractéristique, semblable à celle des pulsars. Leur origine exacte reste l’une des grandes énigmes de l’astronomie moderne, avec des hypothèses allant de l’émission de jeunes magnétars dans des vestiges de supernovas aux confins de cordes cosmiques.

C’est dans ce contexte qu’une équipe internationale d’astronomes a utilisé le télescope CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) pour se pencher sur un cas particulièrement fascinant : FRB 20220912A, une source de sursauts radio connue pour son activité intense et répétitive. Les résultats de cette campagne de surveillance, publiés le 10 avril sur le serveur de prépublication arXiv, pourraient bien nous aider à mieux cerner la nature de ces phénomènes cosmiques.

FRB 20220912A : portrait d’un « répéteur » hyperactif

Découvert en 2022 grâce à l’instrument FRB du télescope CHIME, FRB 20220912A n’est pas une source ordinaire. Ce « répéteur » hyperactif est localisé dans une galaxie active nommée PSO J347.2702+48.7066, située à un décalage vers le rouge (redshift) de 0,077. Avant même cette nouvelle étude, les observations avaient de quoi surprendre : la source était capable de produire jusqu’à 390 sursauts par heure.

Une telle frénésie a des implications théoriques. L’énergie totale émise, estimée à partir de cette activité, semblait déjà remettre en question certains modèles expliquant les FRB par l’action de magnétars. C’est précisément cette anomalie qui a poussé une équipe de chercheurs, menée par Thomas C. Abbot de l’Université McGill à Montréal (Canada), à lancer des observations de suivi pour percer les secrets de cette source hors norme.

L’instrument Pulsar de CHIME, un outil de haute précision

Pour cette mission, les astronomes se sont tournés vers un instrument spécifique du complexe CHIME : le CHIME/Pulsar. Bien que conçu initialement pour des observations de pulsars de haute précision, il s’est révélé parfaitement adapté à l’étude approfondie de sources répétitives uniques comme FRB 20220912A. Les chercheurs expliquent eux-mêmes les avantages de cet outil.

« CHIME/Pulsar produit 10 faisceaux de suivi formés numériquement, qui peuvent chacun être centrés sur une source tout au long de son transit. Cela élimine la réponse dépendante de la fréquence des faisceaux statiques de CHIME/FRB et est particulièrement bénéfique pour les sources qui transitent par des régions de la grille de faisceaux de CHIME/FRB qui ont une sensibilité réduite », précisent-ils. De plus, ses capacités sont redoutables pour débusquer les signaux les plus fugaces : « CHIME/Pulsar est capable d’enregistrer des données de bancs de filtres à haute résolution temporelle, dédispersées de manière cohérente, permettant des recherches d’impulsions uniques de 40,96 µs pour les FRB temporellement étroits provenant de sources répétitives avec une mesure de dispersion connue. »

Une avalanche de signaux passée au crible

La campagne d’observation s’est avérée fructueuse. En l’espace de 201,2 heures, l’instrument a identifié pas moins de 828 sursauts provenant de FRB 20220912A. Ce chiffre permet d’établir un taux de rafale moyen de 4,12 sursauts par heure, pour un seuil de fluence (mesure de l’énergie du signal) de 0,92 Jy ms.

Mais l’activité de la source n’a pas été constante. Les données révèlent un pic d’activité spectaculaire enregistré le 25 octobre 2022. Ce jour-là, le taux de sursauts a grimpé jusqu’à 52 par heure. Une hyperactivité qui confirme le caractère exceptionnel de cet objet céleste et fournit une quantité précieuse de données à analyser.

Des découvertes qui bousculent les théories

L’analyse détaillée des 828 sursauts a révélé des comportements surprenants. Le taux d’émission moyen de FRB 20220912A varie considérablement avec le temps. La source a connu une période de très haute activité durant les 10 premières semaines d’observation, avec une distribution bimodale des temps d’attente entre les sursauts. Certains jours, le rythme des émissions dépassait de loin la moyenne générale. Passé ce cap des 10 semaines, son activité est revenue à un niveau inférieur ou égal à la moyenne globale.

Autre fait marquant : la mesure de dispersion de la source, qui renseigne sur la quantité de matière traversée par le signal, augmente de manière linéaire au rythme de 1,4 pc/cm³ par an. En revanche, sa mesure de rotation, liée au champ magnétique rencontré, reste proche de zéro. Ce comportement contraste fortement avec celui d’autres répétiteurs actifs, suggérant que FRB 20220912A pourrait résider dans un environnement local tout à fait unique. Enfin, l’énergie totale libérée a été estimée à au moins 10 trédécillions d’ergs. Selon les auteurs, seuls des modèles de magnétars extrêmes, impliquant des dipôles puissants, des multipôles de surface d’ordre élevé ou de très hauts champs internes, seraient capables de fournir une telle puissance.

Selon la source : phys.org