Des signaux étranges que nous n’avons jamais vus auparavant dans notre voisinage cosmique (vidéo)

La vue du ciel du MWA; l’objet est marqué d’une étoile blanche. (Dr Natasha Hurley-Walker/ICRAR/Curtin et l’équipe GLEAM)

Quelque chose dans le voisinage cosmique de la Terre émet des signaux étranges d’un genre que nous n’avons jamais vu auparavant.

À seulement 4 000 années-lumière, quelque chose émet des ondes radio. Pendant environ 30 à 60 secondes, toutes les 18,18 minutes, il pulse vivement, l’un des objets les plus lumineux du ciel radio basse fréquence. Il ne correspond au profil d’aucun objet astronomique connu, et les astronomes sont estomaqués. Ils l’ont nommé GLEAM-X J162759.5-523504.3.

« Cet objet apparaissait et disparaissait en quelques heures au cours de nos observations », a déclaré l’astrophysicienne Natasha Hurley-Walker du nœud de l’Université Curtin du Centre international de recherche en radioastronomie (ICRAR) en Australie.

« C’était complètement inattendu. C’était un peu effrayant pour un astronome parce qu’il n’y a rien de connu dans le ciel qui fasse ça. Et c’est vraiment assez proche de nous – à environ 4 000 années-lumière. C’est dans notre arrière-cour galactique. »

Pour le moment, ils pensent qu’il s’agit très probablement de l’une des deux choses, toutes deux des étoiles « mortes »: un type d’étoile à neutrons ultra-magnétique appelée magnétar ou, avec une moindre probabilité, une naine blanche fortement magnétisée. S’il s’agit du premier, ce serait la première fois que nous détecterions un magnétar à très longue période de pulsation.

Les objets qui pulsent de façon régulière ou pas si régulière sont en fait assez courants dans l’espace. Tout ce qui change de manière inattendue et spectaculaire dans la luminosité est connu sous le nom de transitoire et comprend tout, des supernovas aux trous noirs en rupture d’étoiles, en passant par les éruptions stellaires. 

Les pulsars tombent dans un panier similaire – ce sont des étoiles à neutrons qui tournent extrêmement vite, éjectant des faisceaux lumineux d’émission radio de leurs pôles, de sorte qu’ils balayent la Terre, un peu comme un phare. La période de ces rotations, et donc des impulsions, est de l’ordre de la seconde à la milliseconde .

Cependant, les astronomes n’ont rien vu de tel que GLEAM-X J162759.5-523504.3. Il a été repéré dans les données du Murchison Widefield Array en Australie-Occidentale, un radiotélescope à basse fréquence composé de milliers d’antennes dipôles en forme d’araignée réparties dans le désert. 

Dans les données recueillies par le MWA entre janvier et mars 2018, en utilisant une nouvelle technique développée par l’astronome Tyrone O’Doherty de l’Université Curtin, les astronomes ont trouvé 71 impulsions au même endroit dans le ciel.

En analysant le signal, ils ont localisé son emplacement et ont découvert que l’objet, quel qu’il soit, est plus petit que le Soleil et très lumineux. Ils ont également découvert que l’émission est fortement polarisée, ou tordue, suggérant que sa source a un champ magnétique extraordinairement fort.

Cela suggère que nous pourrions être en train de regarder un magnétar. Comme déjà mentionné, il s’agit d’un type d’étoiles à neutrons, qui sont déjà fascinantes – les noyaux morts et effondrés d’étoiles autrefois massives, jusqu’à environ 2,3 fois la masse du Soleil , emballés dans une sphère ultradense à seulement 20 kilomètres de l’autre côté.

Pour obtenir un magnétar, il faut ajouter à cela un champ magnétique absolument démentiel. Ces structures magnétiques sont environ 1 000 fois plus puissantes que celles d’une étoile à neutrons typique et un quadrillion de fois plus puissantes que celles de la Terre. Nous ne savons pas comment ni pourquoi ils se forment, mais des preuves récentes suggèrent qu’ils pourraient évoluer à partir de pulsars .

Les magnétars à ultra-longue période pourraient être la forme évoluée, ayant considérablement ralenti leur rotation au fil du temps, mais on pensait qu’ils étaient impossibles à détecter.

C’était un peu décevant, vraiment, parce que les magnétars ont été suggérés comme la source de mystérieux signaux radio brillants appelés rafales radio rapides ; mais de nombreuses rafales radio rapides ont été localisées dans des endroits incompatibles avec les jeunes magnétars. Des magnétars à ultra-longue période résoudraient bien ce problème.

Cela nous amène au GLEAM-X J162759.5-523504.3, avec sa petite taille, son signal hautement polarisé et son émission incroyablement lumineuse.

« Personne ne s’attendait à en détecter directement un comme celui-ci parce que nous ne nous attendions pas à ce qu’ils soient si brillants », a déclaré Hurley-Walker . « D’une manière ou d’une autre, il convertit l’énergie magnétique en ondes radio beaucoup plus efficacement que tout ce que nous avons vu auparavant. »

Il est possible que l’objet soit autre chose, comme une naine blanche. Mais jusqu’à présent, le profil correspond le mieux à ce que nous attendons d’un magnétar à très longue période, ont déclaré les chercheurs.

Il convient de noter que, pendant les huit années de fonctionnement du MWA, GLEAM-X J162759.5-523504.3 n’a été actif que pendant cette période de deux mois en 2018. Il existe de nombreuses raisons potentielles à cela, notamment le possibilité que son activité soit en dehors de notre seuil de détection actuel, ou qu’il ait connu une explosion inhabituelle. Ces deux raisons pourraient expliquer pourquoi nous n’avons rien détecté de tel auparavant.

Les chercheurs continuent de surveiller la région pour voir si l’objet se remet en marche. Ils suggèrent également qu’il pourrait être avantageux de l’étudier dans d’autres longueurs d’onde radio. En attendant, ils continueront à chercher d’autres objets similaires. Nous avons tellement de questions.

« Plus de détections diront aux astronomes s’il s’agissait d’un événement ponctuel rare ou d’une vaste nouvelle population que nous n’avions jamais remarquée auparavant », a déclaré Hurley-Walker .

La recherche a été publiée dans Nature .

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