Au Canada, le télescope CHIME détecte un deuxième sursaut radio rapide répétitif

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La détection de sursauts radio rapides à basse fréquence donne aussi une nouvelle piste aux scientifiques
Publié: 9jan2019

Une équipe de scientifiques canadiens a découvert un deuxième sursaut radio rapide répétitif. Les sursauts radio rapides (FRB) sont de courtes impulsions d’ondes radio provenant d’une source située bien au-delà des confins de notre galaxie, la Voie lactée. Selon les scientifiques, ces sursauts émaneraient de phénomènes astrophysiques puissants qui se produisent à des milliards d’années-lumière de la Terre.

La découverte du signal extragalactique est l’un des premiers résultats fort attendus du radiotélescope révolutionnaire CHIME (Expérience canadienne de cartographie de l’intensité de l’hydrogène), inauguré à la fin de 2017 par des scientifiques 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.

Le FRB répétitif est l’un des 13 sursauts détectés au cours d’une période d’à peine trois semaines pendant l’été 2018. Cette découverte démontre clairement les capacités du nouveau télescope, qui n’en était alors qu’à l’étape de prédémarrage et ne fonctionnait qu’à une fraction de sa capacité. Situé dans la vallée de l’Okanagan, en Colombie-Britannique, le télescope a enregistré d’autres sursauts du FRB répétitif au cours des semaines suivantes.

Cette découverte laisse supposer l’existence d’autres FRB répétitifs

Parmi la soixantaine de sursauts observés, un seul FRB répétitif provenant d’une source unique avait été détecté, cette fois par le radiotélescope Arecibo à Puerto Rico, en 2015.

« Jusqu’à ce moment-là, nous ne connaissions l’existence que d’un seul FRB répétitif. La découverte de ce deuxième cas nous permet de croire qu’il pourrait y en avoir d’autres. Si nous pouvions étudier plus de FRB répétitifs et plus de sources, nous pourrions peut-être découvrir la provenance de ces phénomènes et leurs causes », indique Ingrid Stairs, membre de l’équipe CHIME et astrophysicienne à l’Université de la Colombie-Britannique.

Avant que CHIME commence à enregistrer des données, certains scientifiques se demandaient si la gamme de fréquences radio couverte par le télescope serait trop basse pour que les sursauts radio rapides soient détectés. La plupart des FRB avaient été détectés à des fréquences avoisinant les 1 400 MHz, soit bien au-dessus de la gamme du télescope canadien, qui va de 400 à 800 MHz.

Les résultats de l’équipe CHIME, divulgués dans deux articles publiés dans le magazine Nature le 9 janvier 2019 et présentés le même jour à l’occasion du congrès de la Société américaine d’astronomie, à Seattle, ont dissipé ces doutes puisque la majorité des 13 sursauts ont été détectés aux fréquences les plus basses couvertes par CHIME. Dans certains de ces cas, le signal était si clair qu’il est permis de croire que d’autres FRB seraient détectables à des fréquences inférieures à 400 MHz.

Les FRB émanent probablement d’« endroits spéciaux » parmi les galaxies

La majorité des 13 FRB détectés ont montré des signes de dispersion, un phénomène qui donne des renseignements sur l’environnement d’une source d’ondes radio. En étudiant l’étalement de la dispersion, l’équipe CHIME a conclu que les sources de FRB sont des objets astrophysiques puissants se situant fort probablement dans des endroits ayant des caractéristiques particulières.

« Un FRB pourrait provenir d’un amas dense, comme un reste de supernova, ou encore d’un point situé près du trou noir central d’une galaxie, explique Cherry Ng, membre de l’équipe et astronome à l’Université de Toronto. Une chose est sûre : la dispersion observée nous indique qu’il s’agit d’un endroit spécial. »

Une nouvelle piste

Depuis la première détection de FRB, les scientifiques rassemblent les caractéristiques des signaux pour élaborer des modèles qui pourraient révéler les sources de ces sursauts mystérieux et donner une idée de leur environnement. Toutefois, la détection de FRB à basse fréquence entraînera la révision de certaines théories.

« Peu importe la source de ces ondes radio, c’est intéressant de constater la vaste gamme de fréquences produites. Selon certains modèles, la source ne peut rien produire en deçà d’une certaine fréquence », précise Arun Naidu de l’Université McGill, également membre de l’équipe.

« [Nous savons maintenant que] les sources produisent des ondes radio de basse fréquence qui peuvent s’échapper de leur environnement sans trop se disperser avant d’atteindre la Terre et d’être détectées. Ce phénomène nous informe sur les environnements et les sources. Nous n’avons pas résolu l’énigme, mais nous avons plusieurs indices supplémentaires », affirme Tom Landecker, membre de l’équipe CHIME rattaché au Conseil national de recherches du Canada.

Au sujet de CHIME

CHIME est un nouveau télescope révolutionnaire conçu et construit par des astronomes canadiens. « CHIME recompose l’image du ciel en traitant les signaux radio captés par des milliers d’antennes au moyen d’un système imposant, explique Kendrick Smith, de l’Institut Périmètre de physique théorique. CHIME possède le système de traitement le plus gros parmi tous les télescopes de la Terre, ce qui lui permet d’observer d’immenses portions du ciel en même temps. »

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 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.

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Articles :

« Observations of fast radio bursts at frequencies down to 400 megahertz », Équipe CHIME, Nature, publié en ligne le 9 janvier 2019. http://dx.doi.org/10.1038/s41586-018-0867-7

« The source of a second repeating fast radio burst », Équipe CHIME, Nature, publié en ligne le 9 janvier 2019. http://dx.doi.org/10.1038/s41586-018-0864-x

CHIME possède le statut d’instrument éclaireur officiel du Réseau d’un kilomètre carré (SKA). 

Vidéo sur les sursauts radio rapides produite au moment de l’inauguration du radiotélescope en 2017 :  

(PHOTO : Le radiotélescope CHIME est constitué de quatre cylindres de 100 mètres de long qui s’apparentent à des demi-lunes de planche à neige et dont l’aire totale équivaut à la superficie de cinq patinoires de hockey. CHIME recompose l’image du ciel en traitant les signaux radio captés par plus de mille antennes. Il possède le système de traitement le plus gros parmi tous les télescopes de la Terre, ce qui lui permet d’observer d’immenses portions du ciel en même temps. [Source : CHIME]) 

 

Personnes-ressources :

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