Des astronomes australiens repèrent un rayonnement électromagnétique « effrayant » qui clignote lentement à 4.000 années lumière

16 mars 2022 Mis à jour: 16 mars 2022
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En scrutant le ciel depuis l’Australie, une équipe d’astronomes a détecté un rayonnement électromagnétique différent de tout ce qui a été vu auparavant.

À 4 000 années‑lumière, un objet distant plus petit que notre soleil a été observé en train d’émettre des ondes radios pulsées. En soi le phénomène n’est pas étrange. Ce qui est unique dans ces flashs intermittents, ce sont les intervalles inhabituellement lents.

Signaux périodiques des étoiles

Les astronomes connaissent depuis longtemps l’existence d’objets qui apparaissent puis disparaissent dans l’espace, ce qu’on appelle des phénomènes transitoires.

On observe régulièrement des sursauts gamma avec les télescopes spatiaux, une bouffée de rayonnement gamma très courte liée à une supernova (explosion d’une étoile en fin de vie). Il est prolongé par des émissions rémanentes, à des longueurs d’onde plus grandes, qui peuvent durer jusqu’à plusieurs mois en s’affaiblissant progressivement. Ce sont des phénomènes transitoires lents.

Illustration d’un magnétar. (Avec l’aimable autorisation de l’ICRAR)

D’autres objets astronomiques peuvent produire un signal périodique à un rythme rapide et régulier, mesuré en secondes ou en millisecondes : les pulsars et les naines blanches.

Cependant, l’objet repéré en Australie, s’allume et s’éteint à un rythme inédit. Il émet un un important rayonnement électromagnétique d’une minute toutes les 18 minutes.

Selon l’astrophysicienne Natasha Hurley‑Walker (université de Curtin, Australie), le phénomène ne ressemble à rien de connu dans le cosmos.

Son équipe travaille en étroite collaboration avec le centre astronomique ICRAR (International Centre for Radio Astronomy Research) basé en Perth en Australie‑Occidentale.

« Cet objet apparaissait et disparaissait plusieurs fois en quelques heures pendant nos observations », a‑t‑elle signalé dans un communiqué de l’ICRAR. « 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 fait ça. »

« Et c’est vraiment très proche de nous, à environ 4 000 années‑lumière. C’est dans notre arrière‑cour galactique. »

La Voie lactée vue de la Terre. L’icône en forme d’étoile indique la position du mystérieux signal périodique. (Avec l’aimable autorisation du Dr Natasha Hurley-Walker ( ICRAR /Curtin)
Une nouvelle vue de la Voie lactée depuis le Murchison Widefield Array, avec les fréquences les plus basses en rouge, les fréquences moyennes en vert et les fréquences les plus élevées en bleu. L’icône en forme d’étoile indique la position du mystérieux signal périodique. (Avec l’aimable autorisation du Dr Natasha Hurley-Walker ( ICRAR /Curtin) et de l’équipe GLEAM)

On a supposé que l’objet était un pulsar ou une naine blanche, issus tout d’eux de l’explosion d’une étoile supermassive en fin de vie.

Lorsque le cœur d’une étoile supermassive commence à s’effondrer sous son poids, il rétrécit et se contracte, progressivement les particules qui le composent deviennent si denses qu’elles se transforment en neutrons extrêmement serrés. Finalement l’étoile implose. L’explosion de l’étoile laisse derrière elle un gigantesque rémanent, un nuage de gaz et de poussières interstellaires. Mais après sa mort, le cœur de l’étoile est toujours là, il s’agit désormais d’une minuscule boule de matière formée de neutrons comprimés les uns contre les autres, ce qu’on appelle une étoile à neutron. En se comprimant le cœur de l’étoile se met à tourner sur lui‑même, jusqu’à atteindre des vitesses proches de celle de la lumière. Une étoile à neutron peut effectuer plus de mille rotations sur elle‑même en l’espace d’une seconde. En tournant l’étoile à neutrons produits deux faisceaux d’onde électromagnétiques qui balaient l’espace de façon périodique et émettent un signal qui peut être visible de la terre si celle‑ci se trouve sur leur chemin. On observe alors un petit point qui clignote dans le ciel, c’est un pulsar.

Les naines blanches, quant à elles, apparaissent après la mort d’étoiles moins massives. Elles sont appelées « naines » par ce qu’elles sont très petites par rapport aux étoiles initiales, et sont globalement constituées de carbone très condensé.

Premier « magnétar à ultra longue période » observé ?

Selon le Dr Hurley‑Walker, ce nouveau phénomène transitoire à intervalle ultra‑lent correspond à un phénomène qui n’existe qu’en théorie : le « magnétar à ultra longue période ».

« Il s’agit d’un type d’étoile à neutrons à rotation lente dont l’existence a été prédite de manière théorique », a signalé le Dr Hurley‑Walker. « Mais personne ne s’attendait à en détecter un directement, car nous ne nous attendions pas à ce qu’ils soient si brillants. »

L’emplacement de la source dans le ciel en janvier 2022, marqué d’une grande étoile blanche. A cette époque de l’année, le signal se situe au-dessus de l’horizon pendant la journée. (Avec l’aimable autorisation de Stellarium via l’ICRAR)
Le nouveau signal tel que perçu par le MWA en mars 2018, lorsqu’il était actif. La source est indiquée par une grande étoile blanche, mais serait invisible à l’œil nu. (Avec l’aimable autorisation de Stellarium via l’ICRAR)

« D’une manière ou d’une autre, il convertit l’énergie magnétique en ondes radio de manière beaucoup plus efficace que tout ce que nous avons vu auparavant. »

Dirigée par le Dr Hurley‑Walker, l’équipe est tombée sur l’étrange objet alors qu’elle scrutait le ciel avec le télescope Murchison Widefield Array (MWA) dans l’Outback australien.

Tyrone O’Doherty, membre de l’équipe et étudiant à l’Université de Curtin, a localisé l’objet avec le MWA en utilisant une nouvelle technique qu’il a développée. « C’est passionnant que la source que j’ai identifiée l’année dernière se soit révélée être un objet aussi particulier », a déclaré O’Doherty.

« Le large champ de vision et l’extrême sensibilité du MWA sont parfaits pour surveiller l’ensemble du ciel et détecter l’inattendu. »

Maintenant, le Dr Hurley‑Walker et son équipe attendent de voir si la lumière se rallume. « Si c’est le cas, il y a des télescopes dans l’hémisphère sud, et même en orbite qui peuvent pointer directement vers elle », a‑t‑elle déclaré.

Une des 256 dalles du MWA, située à 1,5 km de la chambre de contrôle. Le MWA est le précurseur du SKA. (Avec l’aimable autorisation de Pete Wheeler/ ICRAR )

Cette découverte ouvre la voie de la chasse aux magnétars à ultra longue période, dont Mme Hurley‑Walker pense qu’ils doivent exister. Le développement d’un réseau de radiotélescopes, appelé Square Kilomètre Array (SKA), environ mille fois plus puissant que le MWA, pourrait permettre de détecter beaucoup plus de magnétars.

« Un plus grand nombre de détections permettra aux astronomes de savoir s’il s’agit d’un événement unique et rare ou d’une nouvelle et vaste population que nous n’avions jamais remarquée auparavant », a déclaré le Dr Hurley‑Walker.

Un avantage de l’utilisation de tels réseaux, qui observent avec un champ de vision énorme, est leur capacité à collecter et à stocker des données, comme le fait le MWA depuis près de dix ans.

« Pouvoir consulter un ensemble de données aussi important lorsque vous trouvez un objet est assez unique en astronomie », a déclaré le directeur du MWA, le professeur Steven Tingay. « Il y a, sans aucun doute, beaucoup d’autres joyaux à découvrir grâce au MWA et au SKA dans les années à venir. »

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