Découverte sans précédent : étrange origine « blob-like » de mystérieuses sursauts radio record

Le télescope spatial Hubble révèle le curieux lieu de naissance d’une explosion record.

• Le sursaut radio rapide (FRB) est le plus puissant et le plus éloigné à ce jour
• Les astronomes découvrent que FRB n’est pas originaire d’une seule galaxie mais d’un groupe de galaxies sur la voie d’une éventuelle fusion

À l’été 2022, les astronomes ont détecté le sursaut radio rapide (FRB) le plus puissant jamais observé. Et venant d’un endroit qui remonte à mi-chemin du Big Bangc’était également le FRB connu le plus éloigné repéré à ce jour.

Aujourd’hui, les astronomes dirigés par Université du nord-ouest ont localisé le lieu de naissance de cet objet extraordinaire – et c’est effectivement assez curieux.

Utiliser des images de NASAc’est Le télescope spatial Hubbleles chercheurs ont retracé le FRB sans un galaxie mais un groupe d’au moins Sept galaxies. Les galaxies de la collection semblent interagir les unes avec les autres – peut-être même sur la voie d’une potentielle fusion. De tels groupes de galaxies sont rares et ont peut-être conduit à des conditions déclenchant le FRB.

Cette découverte inattendue pourrait remettre en question les modèles scientifiques sur la manière dont les FRB sont produits et sur ce qui les produit.

« Sans l’imagerie de Hubble, il resterait encore un mystère quant à savoir si ce FRB provenait d’une galaxie monolithique ou d’un certain type de système en interaction », a déclaré Alexa Gordon de Northwestern, qui a dirigé l’étude. « Ce sont ces types d’environnements – ces environnements étranges – qui nous poussent vers une meilleure compréhension du mystère des FRB. »

Gordon a présenté cette recherche lors de la 243e réunion de l’American Astronomical Society à la Nouvelle-Orléans, en Louisiane. « Révéler l’environnement du sursaut radio rapide le plus éloigné avec le télescope spatial Hubble » le 9 janvier dans le cadre d’une session sur « Les phénomènes de haute énergie et leurs origines ».

Gordon est étudiante diplômée en astronomie au Weinberg College of Arts and Sciences de Northwestern, où elle est conseillée par le co-auteur de l’étude Wen-fai Fong, professeur agrégé de physique et d’astronomie. Fong et Gordon sont également membres du Centre d’exploration et de recherche interdisciplinaires en astrophysique (CIERA).

Naissance d’un Blob ?

S’enflammant et disparaissant en quelques millisecondes, les FRB sont des explosions radio brèves et puissantes qui génèrent plus d’énergie en une seule rafale rapide que notre soleil n’en émet en une année entière. Et le FRB record (baptisé FRB 20220610A) était encore plus extrême que ses prédécesseurs.

Non seulement il était quatre fois plus énergétique que les FRB plus proches, mais il était également le FRB le plus éloigné jamais découvert. Lorsque FRB 20220610A est apparu, l’univers n’avait que 5 milliards d’années. (À titre de comparaison, l’univers a maintenant 13,8 milliards d’années.)

Dans les premières observations, l’éclatement semblait provenir d’une goutte amorphe non identifiable, que les astronomes pensaient initialement être soit une galaxie unique irrégulière, soit un groupe de trois galaxies distantes. Mais, dans une nouvelle tournure, les images nettes de Hubble suggèrent maintenant que la goutte pourrait contenir au moins sept galaxies incroyablement proches les unes des autres. En fait, les galaxies sont si proches les unes des autres qu’elles pourraient toutes tenir dans la nôtre. voie Lactée.

« Il y a certains signes indiquant que les membres du groupe « interagissent » », a déclaré Fong. « En d’autres termes, ils pourraient échanger des matériaux ou éventuellement être sur la voie d’une fusion. Ces groupes de galaxies (appelés groupes compacts) constituent des environnements incroyablement rares dans l’univers et constituent les structures à l’échelle galactique les plus denses que nous connaissions.

« Cette interaction pourrait déclencher des explosions de formation d’étoiles », a déclaré Gordon. « Cela pourrait indiquer que l’ancêtre du FRB 20220610A est associé à une population d’étoiles assez récente, ce qui correspond à ce que nous avons appris des autres FRB. »

« Malgré des centaines d’événements FRB découverts à ce jour, seule une fraction d’entre eux a été localisée dans leurs galaxies hôtes », a déclaré le co-auteur de l’étude Yuxin (Vic) Dong, titulaire d’un doctorat en astronomie de la NSF. étudiant au laboratoire de Fong et membre du CIERA. « Au sein de cette petite fraction, seuls quelques-uns provenaient d’un environnement galactique dense, mais aucun n’a jamais été vu dans un groupe aussi compact. Son lieu de naissance est donc vraiment rare.

Explosions énigmatiques

Bien que les astronomes aient découvert jusqu’à 1 000 FRB depuis leur première découverte en 2007, les sources derrière ces éclairs aveuglants restent obstinément incertaines. Bien que les astronomes ne soient pas encore parvenus à un consensus sur les mécanismes possibles derrière les FRB, ils s’accordent généralement sur le fait que les FRB doivent impliquer un objet compact, tel qu’un trou noir ou étoile à neutrons.

En révélant la véritable nature des FRB, les astronomes pourraient non seulement en apprendre davantage sur ces phénomènes mystérieux, mais également sur la véritable nature de l’univers lui-même. Lorsque les ondes radio des FRB rencontrent enfin nos télescopes, elles ont voyagé pendant des milliards d’années depuis l’univers lointain et primitif. Au cours de cette odyssée à travers les univers, ils interagissent avec la matière tout au long du chemin.

« Les ondes radio, en particulier, sont sensibles à tout matériau intermédiaire le long de la ligne de mire – depuis l’emplacement FRB jusqu’à nous », a déclaré Fong. « Cela signifie que les ondes doivent voyager à travers n’importe quel nuage de matière autour du site FRB, à travers sa galaxie hôte, à travers l’univers et enfin à travers la Voie Lactée. À partir d’un retard dans le signal FRB lui-même, nous pouvons mesurer la somme de toutes ces contributions.

Pour continuer à sonder les FRB et leurs origines, les astronomes doivent en détecter et en étudier davantage. Et comme la technologie devient de plus en plus sensible, Gordon affirme que davantage de détections – potentiellement même capturant des FRB incroyablement faibles – sont imminentes.

« Avec un échantillon plus large de FRB distants, nous pouvons commencer à étudier l’évolution des FRB et de leurs propriétés hôtes en les connectant à des FRB plus proches et peut-être même commencer à identifier des populations plus étranges », a déclaré Dong.

« Dans un avenir proche, les expériences FRB augmenteront leur sensibilité, conduisant à un taux sans précédent du nombre de FRB détectés à ces distances », a déclaré Gordon. « Les astronomes apprendront bientôt à quel point l’environnement de ce FRB était particulier. »

L’étude a été soutenue par la National Science Foundation (numéros de récompense AST-1909358, AST-2047919 et AST-2308182), la Fondation David et Lucile Packard, la Fondation Alfred P. Sloan, la Research Corporation for Science Advancement et la NASA (numéro de récompense GO-17277). Les astronomes ont détecté pour la première fois FRB 20220610A avec le radiotélescope Australian Square Kilometer Array Pathfinder en Australie occidentale, puis ont confirmé son origine avec l’Observatoire européen austral. Très grand télescope au Chili.