Communiqué de presse

Des astronomes détectent le sursaut radio rapide le plus lointain à ce jour

19 octobre 2023

Une équipe internationale a repéré une explosion lointaine d'ondes radio cosmiques d'une durée inférieure à une milliseconde. Ce "sursaut radio rapide" (en anglais "fast radio burst" ou FRB) est le plus lointain jamais détecté. Sa source a été localisée par le Very Large Telescope (VLT) de l'Observatoire Européen Austral (ESO) dans une galaxie si lointaine que sa lumière a mis huit milliards d'années à nous parvenir. Ce FRB est également l'un des plus énergétiques jamais observés ; en une infime fraction de seconde, il a émis l'équivalent de l'émission totale de notre soleil en 30 ans.

La découverte de ce sursaut, appelé FRB 20220610A, a eu lieu en juin de l'année dernière grâce au radiotélescope ASKAP en Australie [1] et a pulvérisé de 50 % le précédent record de distance établi par l'équipe.

"Grâce au réseau d'antennes paraboliques d'ASKAP, nous avons pu déterminer avec précision l'origine du sursaut", explique Stuart Ryder, astronome à L'Université Macquarie en Australie et co-auteur principal de l'étude publiée aujourd'hui dans la revue Science. "Nous avons ensuite utilisé [le VLT de l'ESO] au Chili pour rechercher la galaxie source, [2] et avons constaté qu'elle était plus ancienne et plus éloignée que toutes les autres sources de FRB découvertes à ce jour, et qu'elle se trouvait probablement au sein d'un petit groupe de galaxies en cours de fusion."

Cette découverte confirme que les FRB peuvent être utilisés pour mesurer la matière "manquante" entre les galaxies, ce qui constitue une nouvelle façon de "peser" l'Univers.

Les méthodes actuelles d'estimation de la masse de l'Univers donnent des réponses contradictoires et remettent en cause 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 Ryan Shannon, professeur à l'université technologique de Swinburne, en Australie, qui a également codirigé l'étude. "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 habituelles."

"Les 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 matière entre les galaxies", explique Ryan Shannon.

La découverte de FRBs lointains est essentielle pour mesurer avec précision la matière manquante de l'Univers, comme l'a montré le regretté astronome australien Jean-Pierre ("J-P") Macquart en 2020. "J-P a montré que plus un sursaut radio rapide est éloigné, plus il révèle de gaz diffus entre les galaxies. C'est ce que l'on appelle aujourd'hui la relation de Macquart. Certains sursauts radio rapides récents semblaient rompre cette relation. Nos mesures confirment que la relation de Macquart est valable au-delà de la moitié de l'univers connu", explique Stuart Ryder.

"Bien que nous ne sachions toujours pas ce qui provoque ces énormes bouffées d'énergie, 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'Univers", déclare Ryan Shannon.

Ce résultat représente la limite de ce qui est réalisable avec les télescopes actuels, même si les astronomes disposeront bientôt des outils nécessaires pour détecter des sursauts encore plus anciens et plus lointains, localiser leurs galaxies sources et mesurer la matière manquante de l'Univers. L'observatoire international Square Kilometre Array construit actuellement deux radiotélescopes en Afrique du Sud et en Australie, qui seront capables de détecter des milliers de FRB, y compris des sursauts très lointains qui ne peuvent être détectés avec les installations actuelles. L'Extremely Large Telescope de l'ESO, un télescope de 39 mètres en construction dans le désert chilien d'Atacama, sera l'un des rares télescopes capables d'étudier les galaxies sources de sursauts encore plus lointains que le FRB 20220610A.

Notes

[1] Le télescope ASKAP est détenu et exploité par le CSIRO, l'agence scientifique nationale australienne, dans le pays de Wajarri Yamaji, en Australie occidentale.

[2] L'équipe a utilisé des données obtenues avec les instruments FOcal Reducer and low dispersion Spectrograph 2 (FORS2), X-shooter et High Acuity Wide-field K-band Imager (HAWK-I) sur le VLT de l'ESO. Les données de l'observatoire Keck à Hawaï, aux États-Unis, ont également été utilisées dans l'étude.

Plus d'informations

Cette recherche a été présentée dans un article intitulé "A luminous fast radio burst that probes the Universe at redshift 1" à paraître dans Science.

L'équipe est composée de S. D. Ryder (School of Mathematical and Physical Sciences, Macquarie University, Australia [SMPS]; Astrophysics and Space Technologies Research Centre, Macquarie University, Sydney, Australia [ASTRC]), K. W. Bannister (Australia Telescope National Facility, Commonwealth Science and Industrial Research Organisation, Space and Astronomy, Australia [CSIRO]), S. Bhandari (The Netherlands Institute for Radio Astronomy, The Netherlands; Joint Institute for Very Long Baseline Interferometry in Europe, The Netherlands), A. T. Deller (Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology, Australia [CAS]), R. D. Ekers (CSIRO; International Centre for Radio Astronomy Research, Curtin Institute of Radio Astronomy, Curtin University, Australia [ICRAR]), M. Glowacki (ICRAR), A. C. Gordon (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics, Northwestern University, USA [CIERA]), K. Gourdji (CAS), C. W. James (ICRAR), C. D. Kilpatrick (CIERA; Department of Physics and Astronomy, Northwestern University, USA), W. Lu (Department of Astronomy, University of California, Berkeley, USA; Theoretical Astrophysics Center, University of California, Berkeley, USA), L. Marnoch (SMPS; ASTRC; CSIRO; Australian Research Council Centre of Excellence for All-Sky Astrophysics in 3 Dimensions, Australia), V. A. Moss (CSIRO), J. X. Prochaska (Department of Astronomy and Astrophysics, University of California, Santa Cruz, USA [Santa Cruz]; Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, Japan), H. Qiu (SKA Observatory, Jodrell Bank, UK), E. M. Sadler (Sydney Institute for Astronomy, School of Physics, University of Sydney, Australia; CSIRO), S. Simha (Santa Cruz), M. W. Sammons (ICRAR), D. R. Scott (ICRAR), N. Tejos (Instituto de Física, Pontificia Universidad Católica De Valparaíso, Chile) et R. M. Shannon (CAS).

L'Observatoire Européen Austral (ESO) permet aux scientifiques du monde entier de découvrir les secrets de l'Univers pour le bénéfice de tous. Nous concevons, construisons et exploitons des observatoires au sol de classe mondiale - que les astronomes utilisent pour s'attaquer à des questions passionnantes et transmettre la fascination de l'astronomie - et nous encourageons la collaboration internationale en astronomie. Créé en 1962 en tant qu'organisation intergouvernementale, l'ESO est aujourd'hui soutenu par 16 États membres (Allemagne, Autriche, Belgique, Danemark, Espagne, France, Finlande, Irlande, Italie, Pays-Bas, Pologne, Portugal, République tchèque, Royaume-Uni, Suède et Suisse), ainsi que par l'État hôte du Chili et l'Australie en tant que partenaire stratégique. Le siège de l'ESO ainsi que son centre d'accueil et son planétarium, l'ESO Supernova, sont situés près de Munich en Allemagne, tandis que le désert chilien d'Atacama, un endroit magnifique offrant des conditions uniques pour observer le ciel, accueille nos télescopes. L'ESO exploite trois sites d'observation : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le Very Large Telescope et son Very Large Telescope Interferometer, ainsi que des télescopes de sondage tel que VISTA. Toujours à Paranal, l'ESO accueillera et exploitera le Cherenkov Telescope Array South, l'observatoire de rayons gamma le plus grand et le plus sensible au monde. Avec ses partenaires internationaux, l'ESO exploite APEX et ALMA à Chajnantor, deux installations qui observent le ciel dans le domaine millimétrique et submillimétrique. Au Cerro Armazones, près de Paranal, nous construisons "le plus grand œil au monde tourné vers le ciel" - l'Extremely Large Telescope de l'ESO. Depuis nos bureaux de Santiago du Chili, nous soutenons nos opérations dans le pays et nous nous engageons auprès des partenaires et de la société chiliens.

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Contacts

Stuart Ryder
Adjunct Fellow, School of Mathematical and Physical Sciences, Macquarie University
Sydney, Australia
Tél: +61 419 970834
Courriel: Stuart.Ryder@mq.edu.au

Ryan Shannon
Associate Professor, Swinburne University
Hawthorn, Australia
Tél: +61 3 9214 5205
Courriel: rshannon@swin.edu.au

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