Un sursaut radio rapide localisé dans une galaxie voisine

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.

Image de la galaxie SDSS J015800.28+654253.0, où se trouve le sursaut radio rapide 180916.J0158+65. Crédit : Observatoire Gemini.

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, membre de l’équipe CHIME et du Centre de recherche en astrophysique du Québec (CRAQ).

« 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, membre principale de l’équipe CHIME et du CRAQ.

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

Contact :
Fergus Grieve
Faculté des sciences, Université McGill
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