Dans une étude récente en Science, les chercheurs ont découvert le sursaut radio rapide (FRB) le plus éloigné et le plus ancien à ce jour, vieux d’environ huit milliards d’années. Cette découverte confirme que les FRB peuvent identifier la matière « manquante » entre les galaxies.
Les astronomes ont identifié le sursaut radio rapide (FRB) le plus ancien et le plus éloigné à ce jour, vieux d’environ huit milliards d’années, soutenant les théories sur les FRB et leur capacité à révéler la matière « manquante » entre les galaxies. Cette découverte promet de mieux comprendre la structure de l’Univers grâce aux futurs progrès télescopiques.
Dans un article publié dans Science, une équipe mondiale dirigée par le Dr Stuart Ryder de l’Université Macquarie et le professeur agrégé de l’Université de technologie de Swinburne Ryan Shannon, rend compte de leur découverte du sursaut radio rapide le plus ancien et le plus éloigné localisé à ce jour, vieux d’environ huit milliards d’années.
Cette découverte bat de 50 pour cent le précédent record de l’équipe. Cela confirme que les sursauts radio rapides (FRB) peuvent être utilisés pour mesurer la matière « manquante » entre les galaxies.
Il a été démontré que la source du sursaut était un groupe de deux ou trois galaxies en fusion, ce qui conforte les théories actuelles sur la cause des sursauts radio rapides. L’équipe a également montré que huit milliards d’années est à peu près aussi loin que nous pouvons nous attendre à voir et à localiser des sursauts radio rapides avec les télescopes actuels.
Cette vue d’artiste (non à l’échelle) illustre le trajet du sursaut radio rapide FRB 20220610A, depuis la galaxie lointaine d’où il est originaire jusqu’à la Terre, dans l’un des bras spiraux de la Voie lactée. La galaxie source de FRB 20220610A, localisée grâce au Very Large Telescope de l’ESO, semble être située au sein d’un petit groupe de galaxies en interaction. Il est si loin que sa lumière a mis huit milliards d’années à nous atteindre, ce qui fait de FRB 20220610A le sursaut radio rapide le plus éloigné trouvé à ce jour. Crédit : ESO/M. Messager de Korn
Détection de l’éclatement et sa signification
Le 10 juin 2022, CSIROLe radiotélescope ASKAP du pays de Wajarri Yamaji a été utilisé pour détecter un sursaut radio rapide, créé lors d’un événement cosmique qui a libéré, en millisecondes, l’équivalent de l’émission totale de notre Soleil sur 30 ans.
« Grâce à la gamme de paraboles d’ASKAP, nous avons pu déterminer précisément d’où venait l’explosion », explique le Dr Ryder, le premier auteur de l’article. «Ensuite, nous avons utilisé l’Observatoire européen austral (ESO) Très grand télescope (VLT) au Chili pour rechercher la galaxie source, la trouvant plus ancienne et plus éloignée que toute autre source FRB découverte à ce jour, et probablement au sein d’un petit groupe de galaxies en fusion.
Nommé FRB 20220610A, le sursaut radio rapide a réaffirmé le concept de pesée de l’Univers à l’aide des données des FRB. Cela a été démontré pour la première fois par le regretté astronome australien Jean-Pierre « J-P » Macquart dans un article publié par Nature en 2020.
« JP a montré que plus un sursaut radio rapide est éloigné, plus il révèle du gaz diffus entre les galaxies », explique le Dr Ryder. « C’est ce qu’on appelle aujourd’hui la relation Macquart. Certaines rafales radio rapides récentes semblent rompre cette relation. Nos mesures confirment que la relation de Macquart s’étend au-delà de la moitié de l’Univers connu.
Vue d’artiste du sursaut radio rapide et des instruments utilisés pour le détecter et le localiser. Crédit : Carl Knox (OzGrav/Université de Swinburne)
Les sursauts radio rapides et la structure de l’univers
Environ 50 FRB ont été identifiés à ce jour, dont près de la moitié grâce à ASKAP. Les auteurs suggèrent que nous devrions être capables d’en détecter des milliers dans le ciel et à des distances encore plus grandes.
« Bien que nous ne sachions toujours pas ce qui provoque ces sursauts d’énergie massifs, l’article confirme que les sursauts radio rapides sont des événements courants dans le cosmos et que nous pourrons les utiliser pour détecter la matière entre les galaxies et mieux comprendre la structure de l’énergie. l’Univers », explique le professeur agrégé Shannon.
Et nous aurons bientôt les outils pour le faire. ASKAP est actuellement le meilleur radiotélescope pour détecter et localiser les FRB. Les télescopes internationaux SKA actuellement en construction en Australie occidentale et en Afrique du Sud seront encore plus efficaces pour permettre aux astronomes de localiser des FRB encore plus anciens et plus éloignés. Le miroir de près de 40 mètres de l’Extremely Large Telescope de l’ESO, actuellement en construction dans le désert chilien, sera alors nécessaire pour étudier leurs galaxies sources.
Le très grand télescope, ou VLT, à l’observatoire de Paranal, dans le désert d’Atacama au Chili. Cette superbe image du VLT est peinte avec les couleurs du coucher de soleil et se reflète dans l’eau sur la plate-forme. Crédit : A. Ghizzi Panizza/ESO
Effort de collaboration et perspectives d’avenir
Le projet était le fruit d’un effort mondial impliquant des chercheurs d’ASTRON (Pays-Bas), de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso (Chili), de l’Institut Kavli pour la physique et les mathématiques de l’univers (Japon), de l’Observatoire SKA (Royaume-Uni), Université du nord-ouestUC Berkeley et UC Santa Cruz (États-Unis).
Les participants australiens étaient l’Université Macquarie, l’Université de technologie de Swinburne, le CSIRO, ICRAR/Université Curtin, ASTRO 3D et Université de Sydney.
Les méthodes actuelles d’estimation de la masse de l’Univers donnent des réponses contradictoires et remettent en question le modèle standard de la cosmologie.
« Si nous comptons la quantité de matière normale dans l’Univers – les atomes dont nous sommes tous constitués – nous constatons qu’il manque plus de la moitié de ce qui devrait s’y trouver aujourd’hui », explique le professeur agrégé Shannon.
« Nous pensons que la matière manquante se cache dans l’espace entre les galaxies, mais elle est peut-être si chaude et diffuse qu’il est impossible de la voir avec les techniques normales.
« Des sursauts radio rapides détectent cette matière ionisée. Même dans un espace presque parfaitement vide, ils peuvent « voir » tous les électrons, ce qui nous permet de mesurer la quantité de choses qui se trouvent entre les galaxies.
Le radiotélescope ASKAP de l’Observatoire de radioastronomie de Murchison en Australie occidentale. Crédit : © Alex Cherney/CSIRO
Infrastructure des télescopes et efforts futurs
Le radiotélescope ASKAP du CSIRO est situé à Inyarrimanha Ilgari Bundara, l’observatoire de radioastronomie du CSIRO Murchison en Australie occidentale, à environ 800 kilomètres au nord de Perth.
Actuellement, 16 pays sont partenaires de l’Observatoire SKA, qui construit deux radiotélescopes. SKA-Low (le télescope basse fréquence) – sur le même site qu’ASKAP – comprendra 131 072 antennes de deux mètres de haut, tandis que SKA-Mid (le télescope moyenne fréquence) en Afrique du Sud comprendra 197 paraboles.
Le Very Large Telescope (VLT) possède quatre miroirs de huit mètres et est exploité par l’Observatoire européen austral (ESO), situé sur le Cerro Paranal, dans le désert d’Atacama, au nord du Chili. L’Australie est un partenaire stratégique de l’ESO, donnant aux astronomes australiens l’accès au VLT et la possibilité d’y apporter de nouvelles technologies.
Les astronomes australiens espèrent également avoir accès au télescope extrêmement grand de l’ESO lorsqu’il entrera en service plus tard cette décennie. L’ELT sera capable de fournir des images 15 fois plus nettes que l’ELT. Le télescope spatial Hubble.
Pour en savoir plus sur cette recherche, voir Les astronomes détectent une rafale radio rapide à 8 milliards d’années-lumière.
