Un sursaut radio rapide localisé dans une galaxie voisine

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Publié: 6jan2020

En collaboration avec des membres de l’équipe CHIME au Canada, des astronomes européens ont repéré la source d’un sursaut radio rapide répétitif qui avait été détecté pour la première fois en 2018 par le télescope CHIME, en Colombie-Britannique. Ce n’est que la deuxième fois que des scientifiques déterminent l’emplacement précis d’une source de ce type d’émissions répétitives d’ondes radio de quelques millisecondes en provenance de l’espace.

Pour obtenir les résultats publiés le 9 janvier dans la revue Nature, les chercheurs du réseau interférométrique à très longue base européen (EVN) ont observé simultanément la source radio répétitive FRB 180916.J0158+65 à l’aide de huit télescopes situés entre le Royaume-Uni et la Chine. En utilisant la technique d’interférométrie à très longue base, ils ont pu obtenir une résolution suffisamment haute pour localiser le sursaut radio rapide dans une région d’environ sept années‑lumière de diamètre – c’est un peu comme si une personne qui se trouve sur Terre arrivait à distinguer une personne qui se trouve sur la Lune.

Un emplacement « très différent » pour un sursaut radio rapide

Grâce à ce niveau de précision, l’équipe de recherche a pu pointer un télescope optique dans la bonne direction pour étudier l’environnement d’où le sursaut provient. Ce qu’elle a trouvé s’ajoute au mystère entourant les origines des sursauts radio rapides.

« Nous avons utilisé le télescope Gemini North de huit mètres, à Hawaii, pour obtenir des images montrant les bras spiraux à peine perceptibles d’une galaxie semblable à la Voie lactée. Le sursaut radio rapide proviendrait d’une région formatrice d’étoiles située dans l’un de ces bras », a expliqué Shriharsh Tendulkar, coauteur de l’étude et ancien chercheur postdoctoral à l’Université McGill, qui a codirigé la saisie des images optiques et les analyses spectroscopiques de l’emplacement du sursaut radio rapide.

« Il s’agit d’un environnement très différent pour un sursaut radio rapide répétitif quand on le compare à la galaxie naine dans laquelle le premier sursaut répétitif, FRB 121102, a été découvert. »

Les hypothèses de l’équipe CHIME concordent avec les données observées

La découverte cadre avec certaines des idées que les chercheurs de l’équipe CHIME avaient avancées après avoir détecté le sursaut pour la première fois en 2018.

« Ce sursaut radio rapide figure parmi les plus proches jamais découverts, et nous avions même émis l’hypothèse selon laquelle le phénomène émanerait d’un objet déjà connu situé aux abords de notre galaxie », a affirmé Mohit Bhardwaj, coauteur de l’étude, doctorant à l’Université McGill et membre de l’équipe CHIME.

« Cependant, les observations de l’EVN prouvent que ce sursaut radio rapide provient d’une galaxie voisine. Il demeure un phénomène mystérieux, mais suffisamment proche pour qu’on puisse l’étudier à l’aide de nombreux autres télescopes. »

Gros plan sur le ciel

Depuis qu’elle a commencé ses activités à l’été 2018, l’équipe CHIME a détecté des dizaines de sursauts radio rapides, accélérant ainsi le rythme auquel ces phénomènes astrophysiques fugaces sont découverts. Grâce à plus de 1 000 antennes, le télescope CHIME dispose d’un grand champ de vision et est donc beaucoup plus susceptible de détecter de brefs sursauts que les radiotélescopes traditionnels, qui ne peuvent observer qu’une petite partie du ciel à la fois.

Dans le cas du sursaut FRB 180916, les membres de l’équipe CHIME ont travaillé en étroite collaboration avec leurs collègues de l’EVN afin de déterminer avec exactitude l’orientation des télescopes interférométriques à très longue base.

« En enregistrant et en traitant le signal brut émis par chacune des antennes qui constituent le télescope CHIME, nous avons pu préciser suffisamment la position de la source pour que l’EVN observe et localise plusieurs sursauts provenant de cette source », a déclaré Daniele Michilli, coauteur de l’étude, chercheur postdoctoral à l’Université McGill et membre de l’équipe CHIME.

Une proximité qui ouvre la voie à des études plus poussées

Située à un demi-milliard d’années-lumière de la Terre, la source du sursaut FRB 180916 est environ sept fois plus proche que le seul autre sursaut répétitif à avoir été localisé et dix fois plus proche que les quelques sursauts radio rapides non répétitifs que les scientifiques ont réussi à détecter. Cette percée est intéressante pour les astronomes, car elle permettra la réalisation d’études plus détaillées sur l’existence des sursauts radio rapides.

« Nous arriverons peut-être un jour à détecter des émissions d’autres longueurs d’onde, comme des rayons X ou de la lumière visible, et ainsi à restreindre grandement nos hypothèses », a affirmé Victoria Kaspi, astrophysicienne à l’Université McGill et membre principale de l’équipe CHIME.

Le projet CHIME sur les sursauts radio rapides

CHIME est le fruit d’une collaboration entre plus de 50 scientifiques provenant de l’Université de la Colombie-Britannique, de l’Université McGill, de l’Université de Toronto, de l’Institut Périmètre de physique théorique et du Conseil national de recherches du Canada. L’investissement de 16 millions de dollars a été réalisé par la Fondation canadienne pour l’innovation et les gouvernements de la Colombie-Britannique, de l’Ontario et du Québec. Un financement supplémentaire a été accordé par l’Institut Dunlap d’astronomie et d’astrophysique, le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada et l’Institut canadien de recherches avancées. Le télescope se trouve à l’Observatoire fédéral de radioastrophysique du Conseil national de recherches du Canada, près de Penticton, au cœur des montagnes de la vallée de l’Okanagan, en Colombie-Britannique. CHIME possède le statut d’instrument éclaireur officiel du Réseau d’un kilomètre carré (SKA).

 

Référence de l’article

Marcote, B., Nimmo, K., Hessels, J.W.T., et collab. (2020). « A repeating fast radio burst source localised to a nearby spiral galaxy », Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1866-z

Vidéo sur les sursauts radio rapides diffusée au moment de l’inauguration du télescope en 2017

Image 1:

Image of SDSS J015800.28+654253.0, the host galaxy of Fast Radio Burst (FRB) 180916.J0158+65 (a.k.a. "R3") - acquired with the 8-metre Gemini-North telescope. Images acquired in SDSS g', r', and z' filters are used for the blue, green, and red colours, respectively. The position of the FRB in the spiral arm of the galaxy is marked by white cross hairs. Image credit: Gemini Observatory

Image 2:

Caption: Artist's conception of the localisation of Fast Radio Burst (FRB) 180916.J0158+65 (a.k.a. "R3") to its host galaxy, SDSS J015800.28+654253.0. The host galaxy image is based on real observations using the Gemini-North telescope atop Mauna Kea in Hawaii. The 8 radio dishes that are pictured are part of the European Very-long-baseline-interferometry Network (EVN). This global network of radio telescopes was used to pin-point the location of the FRB to a star-forming region in the host galaxy. The pictured telescope dome is that of the Gemini-North optical telescope, which observed the host galaxy in order to determine its redshift, which is a proxy for distance. Image credit: Danielle Futselaar (artsource.nl)

Image 3:

Caption: An image of the Earth showing the locations of the 8 radio telescopes of the European Very-long-baseline-interferometry Network (EVN) that participated in the localisation of Fast Radio Burst (FRB) 180916.J0158+65 (a.k.a. "R3") to its host galaxy, SDSS J015800.28+654253.0. The EVN is a network of over two dozen radio telescopes worldwide, whose signals can be sent to the Joint Institute for VLBI ERIC (JIVE) in Dwingeloo, The Netherlands (also pictured). These signals can be combined in real-time and used to make extremely high resolution images of the radio sky. Image credit: Paul Boven / satellite image: Blue Marble Next Generation, courtesy of NASA Visible Earth (visibleearth.nasa.gov)

Personne-ressource

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Faculté des sciences, Université McGill
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