M81, photographié par le télescope spatial Spitzer. (NASA/JPL-Caltech) Une répétition récemment découverte rafale radio rapide ( FRB ) nommé FRB 20200120E approfondit le mystère de ces signaux spatiaux déjà profondément mystérieux.
Les astronomes ont localisé son emplacement dans une galaxie à 11,7 millions d'années-lumière, ce qui en fait le sursaut radio rapide extragalactique connu le plus proche, 40 fois plus proche que le signal extragalactique le plus proche.
Mais il apparaît également dans un amas globulaire - un amas d'étoiles très anciennes, pas du tout le genre d'endroit auquel on pourrait s'attendre à trouver le type d'étoile crachant des FRB.
Sa découverte suggère un mécanisme de formation différent pour ces étoiles, suggérant que les FRB pourraient émerger d'un plus large éventail d'environnements que nous ne le pensions.
Les FRB ont trompé les scientifiques depuis la découverte du premier en 2007. Ils consistent en des signaux extrêmement puissants provenant de l'espace lointain,à des millions d'années-lumière, certains déchargeant plus d'énergie que 500 millions de soleils et uniquement détecté dans les longueurs d'onde radio.
Pourtant, ces rafales sont étonnamment brèves, plus courtes qu'un clin d'œil – elles ne durent que quelques millisecondes – et la plupart d'entre elles ne se répètent pas, ce qui les rend très difficiles à prévoir, à tracer et donc à comprendre.
En analysant la structure fine de ces signaux radio, les astronomes se sont concentrés sur le type d'objet qu'ils pensaient pouvoir provoquer, avec des objets compacts tels que étoiles à neutrons la théorie dominante.
Puis, en 2020, est venue une percée massive.Un FRB a finalement été détecté à l'intérieur de la galaxie de la Voie lactée,émis par un magnétar.
Magnétars – dont dont peu ont été confirmés à ce jour – sont un type rare de étoile à neutrons , le noyau effondré d'une étoile morte qui a commencé entre 8 et 30 fois la masse du Soleil. Les étoiles à neutrons sont petites et denses, d'environ 20 kilomètres (12 miles) de diamètre, avec une masse maximale d'environ deux Soleils.
Les magnétars, comme leur nom l'indique, ajoutent quelque chose d'autre au mélange : un champ magnétique absolument fou - autour d'un un quadrillion de fois plus puissant que le champ magnétique terrestre , et mille fois plus puissante que celle d'une étoile à neutrons normale.
Cela nous ramène à FRB 20200120E. C'est une minorité parmi les FRB - un FRB qui répète ses rafales - mais à part cela, il correspond parfaitement au profil.
Parce qu'il se répète, cependant, les astronomes ont pu plus facilement localiser l'emplacement dans le ciel d'où il provenait. En analysant d'autres propriétés du signal, ils ont pu déterminer qu'il avait parcouru une distance relativement courte.
Cela les a conduits en 2021 à un galaxie spirale de grande conception appelé M81, bien qu'avec un certain degré d'incertitude. Plus précisément, les chercheurs pensaient avoir suivi le FRB 20200120E jusqu'à un amas globulaire.
Dans une étude publiée dans La nature cette semaine, une équipe d'astronomes a confirmé cet emplacement.
Voici pourquoi c'est un problème. Les amas globulaires sont des groupes compacts d'étoiles qui ont tendance à être très anciennes et à longue durée de vie, ainsi qu'à faible masse, aucun supérieur à la masse du Soleil . On pense que toutes leurs étoiles se sont formées à partir du même nuage de gaz au même moment ; tout comme une petite ville, ces stars vivent alors ensemble leurs existences pour la plupart tranquilles.
Les étoiles à neutrons, comme nous l'avons mentionné précédemment, ont tendance à se former à partir d'étoiles de masse plus élevée, qui ont également tendance à avoir des durées de vie beaucoup plus courtes dans la séquence principale (combustion d'hydrogène) - ceux de type OB . Donc, en règle générale, vous ne vous attendriez pas à trouver des étoiles à neutrons ou des magnétars dans un amas globulaire.
«Nous rapportons ici des observations qui ont localisé le FRB dans un amas globulaire associé à M81, où il se trouve à 2 parsecs du centre optique de l'amas», les chercheurs écrire dans leur papier .
'Les amas globulaires hébergent d'anciennes populations stellaires, défiant les modèles FRB qui invoquent de jeunes magnétars formés dans une supernova à effondrement central.'
N'ayez crainte, cependant, car il existe un précédent intéressant.
De temps à autre, on a découvert qu'un amas globulaire hébergeait un type d'étoile à neutrons à rotation rapide connue sous le nom d'étoile d'une milliseconde. presser . Parce que les amas globulaires sont si densément peuplés, les étoiles peuvent interagir et même entrer en collision les unes avec les autres, produisant des objets tels que des binaires à rayons X de faible masse et pulsars .
Selon l'équipe de recherche, cela introduit d'autres mécanismes intéressants pour la formation du magnétar au-delà de la supernova d'effondrement du cœur d'une étoile massive. Une naine blanche de faible masse interagissant avec et accrétant le matériau d'une autre étoile pourrait gagner suffisamment de masse pour s'effondrer en une étoile à neutrons ; ou deux naines blanches pourraient fusionner, dans le même but.
Il est également possible que la source du FRB ne soit pas du tout un magnétar, mais un binaire à rayons X de faible masse, comme une naine blanche et une étoile à neutrons, ou une étoile à neutrons et une exoplanète. Il peut également s'agir d'une accrétion trou noir .
Les preuves de ces explications font défaut – il n'y a pas d'activité de rayons X ou de rayons gamma qui accompagnerait généralement ces systèmes – mais elles ne peuvent toujours pas être exclues.
Quelle que soit la réponse, cependant, il semble que FRB 20200120E soit sur le point de faire bouger les choses. Soit cela nous apprendra quelque chose de nouveau sur les interactions des étoiles dans les amas globulaires, soit cela nous donnera un nouveau canal de formation pour les FRB.
Puisqu'il s'agit d'un FRB répétitif, si proche de nous, il représente une rare opportunité de sonder en détail ces signaux mystérieux.
Les découvertes sont rapportées dans La nature .
Une version antérieure de cet article a été publiée en juin 2021 lorsque l'étude était une prépublication.