Vue d’artiste d’ondes radio basse fréquence d’un FRB au-dessus du télescope LOFAR, aux Pays-Bas — © Futselaar / ASTRON / Tendulkar

Alors qu’ils étudiaient un signal provenant d’une galaxie proche, des astronomes ont détecté un rayonnement présentant la fréquence la plus basse jamais identifiée, fournissant de nouveaux indices potentiels sur l’origine des sursauts radio rapides (FRB).

Un bien étrange signal

Les FRB sont des salves de signaux radio ne durant que quelques millisecondes. Depuis qu’ils ont été détectés pour la première fois, il y a plus de dix ans, ces derniers affluent des quatre coins du cosmos, chaque détection renforçant le mystère ou apportant de nouveaux indices sur ce qui pourrait les provoquer, voire les deux à la fois.

Il s’avère que les ondes radio émises par ces évènements, pouvant être ponctuels, se répéter de façon aléatoire ou selon un calendrier prévisible, fournissent d’importants indices sur l’environnement dans lequel ils sont produits. Si certains semblent provenir de milieux calmes, d’autres signaux sont tordus et polarisés, ce qui suggère l’influence de puissants champs magnétiques.

Dans le cadre d’études respectivement présentées dans les revues Astrophysical Journal Letters et Nature Astronomy, des astronomes ont détecté de nouveaux éléments qui pourraient contribuer à résoudre ce mystère. Celles-ci se sont toutes deux concentrées sur le signal FRB 180916, détecté pour la première fois en 2018 et semblant provenir d’un galaxie située à « seulement » 500 millions d’années-lumière. Celui-ci se répète selon un cycle de 16 jours, caractérisé par 4 jours d’activité suivis de 12 de silence.

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« Nous avons détecté des sursauts radio rapides allant jusqu’à 110 MHz contre 300 MHz auparavant »

La première recherche a impliqué l’examen du signal à l’aide de deux radiotélescopes différents : le dispositif CHIME (Canada) et le LOFAR (Pays-Bas). Grâce à ce dernier, les astronomes ont détecté 18 sursauts à des fréquences comprises entre 110 et 188 MHz, bien inférieures à toutes celles observées auparavant pour des FRB.

« Nous avons détecté des sursauts radio rapides allant jusqu’à 110 MHz contre 300 MHz auparavant », explique Ziggy Pleunis, auteur principal de l’étude. « Cela indique que la région autour de la source de ces sursauts doit être transparente à l’émission basse fréquence, alors que certaines théories suggéraient que toute l’émission basse fréquence serait absorbée immédiatement et ne pourrait jamais être détectée. »

De manière intrigante, l’équipe a également remarqué un retard significatif entre les fréquences : les plus élevées étaient en effet systématiquement captées par CHIME trois jours avant que les plus basses ne parviennent à LOFAR. D’après l’équipe, ces variations de fréquence suggèrent que le FRB puisse provenir d’une étoile binaire.

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De nouvelles observations appuyant la théorie des magnétars

Dans la seconde étude, les chercheurs ont examiné le FRB 180916 dans une « résolution temporelle » plus élevée que jamais, via des mesures plus régulières. Les chercheurs ont constaté que la polarisation des rafales variait d’une microseconde à l’autre, ce qui suggère l’influence d’une magnétosphère « fluctuante », comme celle qui entoure une étoile à neutrons.

Ces observations donnent davantage de poids à la principale théorie concernant l’origine des FRB, qui estime que ceux-ci proviendraient des magnétars, type d’étoile à neutrons dotée d’un champ magnétique extrêmement puissant. La preuve la plus claire ayant été apportée l’année dernière, lorsque des signaux de type FRB avaient été détectés en provenance d’un magnétar situé dans notre propre galaxie.

Selon les membres de l’équipe, il est possible que les FRB soient transmis à des fréquences encore plus basses, n’ayant encore jamais été étudiées. Leurs futures recherches s’attacheront notamment à tenter d’identifier de tels évènements.

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