A près de trois milliards d'années-lumière de notre planète, une entité étrange ne cesse d'émettre des sursauts d'ondes radioélectriques à travers le cosmos.
Les scientifiques ont décelé le signe distinctif d'un champ magnétique extrêmement puissant, qui laisse penser que cette curiosité cosmique prospère au sein d'un environnement galactique intense abritant une source magnétique très puissante.
Cette découverte vient compléter les connaissances des astronomes au sujet des sursauts radio rapides (en anglais Fast Radio Bursts ou FRB), des éclairs extrêmement puissants d'ondes radio qui durent à peine quelques fractions de seconde. Elle permet également aux chercheurs de se faire une idée plus précise sur cette région de l'univers très lointaine.
« Nous sommes en train d'examiner l'environnement local d'une source située dans une galaxie à des milliards d'années-lumière », explique Emily Petroff d'ASTRON, l'Institut néerlandais de radioastronomie. « C'est comme si nous agrandissions un milliard de fois un objet extrême, localisé quelque part dans l'univers. »
Si la source exacte du magnétisme demeure indéfinie, ce sursaut radio rapide pourrait être émis à proximité d'un trou noir supermassif, à l'image du colosse tourbillonnant près du centre de notre galaxie, ou encore enveloppé dans le chaos causé par une explosion stellaire.
« Nous espérons que des théoriciens à l'imagination débordante proposeront dans les semaines à venir des explications auxquelles nous n'avions pas songé », affirme Jason Hessels, membre de l'équipe d'ASTRON ayant rapporté les observations lors de la 231e réunion de la Société Américaine d'Astronomie qui s'est tenue dans le Maryland, ainsi qu'à la revue Nature.
DES TORSADES À L'INFINI
L'étonnant objet, désormais baptisé FRB 121102, a signalé sa présence pour la première fois aux astronomes terriens en 2012. Un sursaut rapide d'ondes radioélectriques incroyablement puissant était alors apparu dans le télescope géant de l'Observatoire d'Arecibo, à Porto Rico.
Alors que les sursauts radio rapides déconcertaient les astronomes depuis des années, il s'agissait du premier signal détecté par le radiotélescope d'Arecibo. Dans les années qui ont suivi, les astronomes ont continué d'étudier ce point du ciel dans l'espoir d'élucider cette énigme cosmique.
En 2015, le radiotélescope d'Arecibo a aperçu des signaux répétitifs de la part de FRB 121102. Depuis, l'objet céleste a émis plus de 200 sursauts d'ondes radio à travers l'univers, faisant de lui l'unique sursaut radio rapide qui se répète, parmi les 30 connus à ce jour.
L'année dernière, des astronomes sont enfin parvenus à relier ce flash à une galaxie précise, une petite masse sans forme floue où naissent des étoiles, située à trois milliards d'années-lumière dans la constellation du Cocher.
Les données collectées par le radiotélescope d'Arecibo à Noël 2016 ont permis à Jason Hessels et ses collègues d'étudier les ondes radio émises par FRB 121102 à une fréquence plus élevée. Ils ont alors découvert une torsion dans les sursauts. Appelé rotation de Faraday, ce signal se produit quand les ondes radio sont torsadées lors de leur traversée de champs magnétiques. Cependant, ces ondes tournoient de façon si intense que FRB 121102 doit se trouver à proximité d'un champ magnétique incroyablement puissant.
« Cette source est étonnante non seulement parce qu'elle se répète, mais également à cause de sa mesure de rotation immense », explique Hessels.
Des trous noirs
Si les scientifiques soupçonnent désormais qu'une étoile à neutrons (les rémanents denses d'une étoile autrefois bien plus grande) soit à l'origine de ces sursauts radioélectriques, ils ignorent encore avec exactitude ce qui alimente le magnétisme lointain. Bien que FRB 121102 ne soit pas l'unique entité de ce type dotée d'une empreinte magnétique, elle est 500 fois plus puissante que les autres sursauts courbés, laissant à penser qu'un événement inhabituel influence son environnement, outre les normes d'ores et déjà insolites de ces sursauts radio rapides.
Un trou noir supermassif situé à proximité, dont la masse équivaut à des milliers de soleils, pourrait expliquer la puissance de ce champ magnétique. Peut-être même qu'il s'agirait de celui que l'on situe au centre de la galaxie abritant le signal.
Selon Hessels, cette supposition découle de l'existence d'un pulsar situé près du centre galactique et qui émet lui aussi des ondes dotées d'une forte rotation de Faraday. Il s'agit de la seule entité présentant une torsion magnétique semblable à celle observée sur FRB 121102.
« L'implication d'un trou noir serait plausible puisqu'il s'agit du seul lieu où des champs magnétiques de cette puissance ont été observés jusqu'ici », explique Emily Petroff, avant d'ajouter : «Mais il est tout à fait possible que les forces autour de FRB 121102 n'aient rien de comparable dans notre galaxie».
Autre explication plausible : la source du sursaut radio rapide serait très jeune et serait nichée dans une nébuleuse formée par une supernova récente, une explosion se produisant lorsqu'une grande étoile se développe et meurt. Ces éruptions mortelles figurent parmi les événements les plus violents qu'offre le cosmos et laissent sur leur passage des vestiges fascinants, dont des étoiles à neutrons. Un magnétar (un type d'étoile à neutrons) comme source du sursaut radio rapide, qui serait naturellement amplifié par un faisceau magnétique de gaz et de poussière, pourrait également expliquer les observations.
« Les traînées denses de matière magnétisée, combinées au gaz turbulent qui enveloppe les vestiges récents d'une supernova, seraient elles aussi une explication plausible », affirme Jean-Pierre MacQuart, de l'université Curtin en Australie.
D'après lui, un trou noir supermassif comme le vestige tourbillonnant d'une supernova concordent tous deux avec les données recueillies, du moins pour l'instant. « Je suis certain qu'avec le temps, la communauté d'astronomes ne manquera pas de scénarios divers et variés pouvant expliquer l'environnement de ce sursaut radio rapide. »
