Vers midi le 13 juin de l'année dernière, mes collègues et moi avons numérisé le ciel lorsque nous pensions que nous avions découvert un nouvel objet étrange et passionnant dans l'espace. En utilisant un énorme radio-télescope, nous avons repéré un flash aveuglément rapide d'ondes radio qui semblait venir de quelque part à l'intérieur de notre galaxie.
Après un an de recherche et d'analyse, nous avons finalement épinglé la source du signal – et il était encore plus proche de chez nous que prévu.
Une surprise dans le désert
Notre instrument était situé à Inyarrimanha Ilgari Bundara – également connu sous le nom de Murchison Radio-Astronomy Observatory – en Australie occidentale éloignée, où le ciel au-dessus des plaines du désert rouge est vaste et sublime.
Nous utilisons un nouveau détecteur à la radio-télescope connue sous le nom de Pathfinder de la baisse du kilomètre carré australien – ou ASKAP – pour rechercher des signaux vacillants rares à partir de galaxies éloignées appelées radio rapides.
Nous avons détecté une rafale. Étonnamment, il n'a montré aucune preuve d'un délai entre les fréquences élevées et basse – un phénomène appelé «dispersion».
Cela signifiait qu'il devait provenir de quelques centaines d'années-lumière de la Terre. En d'autres termes, il doit provenir de l'intérieur de notre galaxie – contrairement à d'autres radio rapides qui proviennent de milliards d'années-lumière.
Un problème émerge
Les éclats radio rapides sont les flashs radio les plus brillants de l'univers, émettant une valeur de 30 ans d'énergie du soleil en moins d'une milliseconde – et nous n'avons que des indices de la façon dont ils sont produits.
Certaines théories suggèrent qu'ils sont produits par des « magnétars » – les noyaux très magnétisés d'étoiles mortes massives – ou découlent de collisions cosmiques entre ces restes stellaires morts. Quelle que soit la façon dont ils se produisent, les éclats radio rapides sont également un instrument précis pour cartographier la soi-disant « matière manquante » dans notre univers.
Lorsque nous sommes retournés au-dessus de nos enregistrements pour regarder plus près l'éclatement de la radio, nous avons eu une surprise: le signal semblait avoir disparu. Deux mois d'essais et d'erreurs se sont déroulés jusqu'à ce que le problème soit trouvé.
ASKAP est composé de 36 antennes, qui peuvent être combinées pour agir comme un gigantesque lentille de zoom de six kilomètres. Tout comme un objectif zoom sur une caméra, si vous essayez de prendre une photo de quelque chose de trop proche, il sort flou. Ce n'est qu'en supprimant certaines des antennes de l'analyse – réduisant artificiellement la taille de notre « objectif » – avons finalement fait une image de l'éclatement.
Nous n'étions pas excités par cela – en fait, nous avons été déçus. Aucun signal astronomique ne pourrait être suffisamment proche pour provoquer ce flou.
Cela signifiait que c'était probablement juste une « interférence » radio-fréquence – un terme d'astronome pour les signaux de fabrication humaine qui corrompent nos données.
C'est le type de données indésirables que nous jetrions normalement.
Pourtant, l'éclatement nous a intrigués. D'une part, cette rafale était rapide. L'éclatement de radio rapide connu le plus rapide a duré environ 10 millions de secondes. Cet éclatement consistait en une impulsion extrêmement brillante qui dure quelques-uns milliards d'une seconde, et de deux gradateurs-impulsions, pour une durée totale de 30 nanosecondes.
D'où vient donc cette rafale incroyablement courte et brillante?
Un zombie dans l'espace?
Nous connaissions déjà la direction dont il provient, et nous avons pu utiliser le flou de l'image pour estimer une distance de 4 500 km. Et il n'y avait qu'une seule chose dans cette direction, à cette distance, à ce moment-là – un satellite abandonné de 60 ans appelé Relay 2.
Le relais 2 était l'un des premiers satellites de télécommunications. Lancé par les États-Unis en 1964, il a été exploité jusqu'en 1965 et ses systèmes embarqués ont échoué en 1967.
Mais comment Relay 2 aurait-il pu produire cette rafale?
Certains satellites, présumés morts, ont été observés. Ils sont connus sous le nom de «satellites zombies».
Mais ce n'était pas un zombie. Aucun système à bord du relais 2 n'a jamais pu produire une explosion nanoseconde d'ondes radio, même lorsqu'elle était vivante.
Nous pensons que la cause la plus probable a été une «décharge électrostatique». Comme les satellites sont exposés à des gaz chargés électriquement dans l'espace appelé plasmas, ils peuvent être chargés, tout comme lorsque vos pieds se frottent sur le tapis. Et cette charge accumulée peut soudainement décharger, l'étincelle résultante provoquant un éclair d'ondes radio.
Les décharges électrostatiques sont courantes et sont connues pour endommager les vaisseaux spatiaux. Pourtant, tous les décharges électrostatiques connues durent des milliers de fois plus longues que notre signal et se produisent le plus souvent lorsque la magnétosphère terrestre est très active. Et notre magnétosphère était inhabituellement silencieuse au moment du signal.
Une autre possibilité est une grève d'un micromèteoroïde – un petit morceau de débris spatiaux – similaire à celui expérimenté par le télescope spatial James Webb en juin 2022.
Selon nos calculs, un micro-micro-gromométéoroïde de 22 micro-grammes se déplaçant à 20 km par seconde ou plus et frappant le relais 2 aurait pu produire un flash aussi fort d'ondes radio. Mais nous estimons la chance que la rafale de nanoseconde que nous avons détectée ait été causée par un tel événement à environ 1%.
Beaucoup plus d'étincelles dans le ciel
En fin de compte, nous ne pouvons pas être certain pourquoi nous avons vu ce signal du relais 2. Ce que nous savons, cependant, c'est comment en voir plus. Lorsque l'on regarde 13,8 millisecondes à des échelles de temps – l'équivalent de garder l'obturateur de la caméra ouverte plus longtemps – ce signal a été lavé et à peine détectable même à un puissant radiotélescope comme ASKAP.
Mais si nous avions fouillé à 13,8 nanosecondes, toute ancienne antenne radio l'aurait facilement vu. Il nous montre que la surveillance des satellites pour les décharges électrostatiques avec des antennes radio à base est possible. Et avec le nombre de satellites en orbite qui augmente rapidement, trouver de nouvelles façons de les surveiller est plus important que jamais.
Mais notre équipe a-t-elle finalement trouvé de nouvelles astronomique signaux? Vous pariez que nous l'avons fait. Et il y a sans aucun doute beaucoup plus à trouver.
