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Que sont les sursauts radio rapides?

Quelque part dans l’espace lointain, des feux d’artifice ultrabrefs éclatent, libérant en une seule milliseconde autant d’énergie que notre Soleil en 80 ans. Mais quelle est leur nature?

Two bright stars in night sky

Depuis que ces formidables feux d’artifice intergalactiques appelés sursauts radio rapides (SRR) ont été détectés pour la première fois en 2007, les astronomes cherchent à savoir ce qui les produit. La perplexité des scientifiques vient en bonne partie du peu de SRR à étudier : de 2007 à 2018, on en a observé seulement quelques dizaines.

La plupart semblaient être des explosions ponctuelles, ce qui amenait les chercheurs à croire qu’ils étaient dus à des cataclysmes tels que la mort d’une étoile ou la fusion de 2 trous noirs. Mais un de ces SRR s’est répété. Cela donne à penser qu’au moins certains SRR sont formés par un mécanisme moins destructeur.

Quelle est la nature des SRR? Cette question demeure sans réponse, mais peut-être pas pour longtemps. Au début de 2019, l’équipe de CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment – Expérience canadienne de cartographie d’intensité de l’hydrogène), radiotélescope situé en Colombie-Britannique, a annoncé la détection sans précédent de 13 nouveaux sursauts, y compris un autre répéteur.

Mais pour le moment, il y a plusieurs théories sur les causes des SRR. Voici 10 de ces théories — certaines plausibles, d’autres un peu folles — à propos des origines de ces spectaculaires manifestations venues du cosmos.
 

1. Nous-mêmes?

woman's hand opening microwave door in kitchen
Pendant 17 ans, les astronomes affectés au radiotélescope de Parkes, en Australie, ont observé de brefs signaux qui semblaient aussi nets dans toutes les gammes de fréquence du télescope, mais qui n’étaient détectés par aucun autre télescope. Surnommés « péritios » (perytons en anglais), ils survenaient plus souvent au milieu de la journée. Les astronomes ont fini par trouver la cause de ces signaux étranges : l’ouverture prématurée d’un four à micro-ondes. Même si au départ certains croyaient que les SRR pouvaient être des phénomènes semblables d’origine humaine, ceux-ci ont été détectés par de multiples télescopes et viennent de toutes les régions du ciel, de sorte que les astronomes sont bien convaincus que les SRR ne sont pas de nature artificielle.
 

2. Fusion de 2 objets compacts

merging of two neutron stars
Des SRR qui ne se répètent pas pourraient provenir de fusions et de collisions de vestiges ultradenses d’étoiles tels que des naines blanches, des étoiles à neutrons et des trous noirs. Les interactions entre les forts champs magnétiques de ces objets qui tournent en spirale l’un autour de l’autre pourraient alimenter ces sursauts radio.
 

3. Collisions entre étoiles à neutrons et astéroïdes

Asteroid flying through space towards blue star
Les astéroïdes sont exposés à de fortes perturbations si une étoile à neutrons se trouve à passer à proximité. L’étoile ultradense peut attirer des particules chargées provenant des astéroïdes et les accélérer jusqu’à une vitesse voisine de celle de la lumière, provoquant l’émission d’un rayonnement compatible avec des sursauts radio rapides.
 

4. Effondrement de la croûte d’une étoile étrange

Blue shining star of energy in space
Une étoile étrange est une sorte d’étoile à quarks, que l’on croit être quelque chose entre une étoile à neutrons et un trou noir. La pression intense et la température élevée des étoiles à quarks étranges forcent les neutrons à se décomposer en leurs constituants élémentaires : des quarks hauts, bas et — vous l’aurez deviné — étranges. Un SRR pourrait survenir lorsqu’une étoile étrange accumule suffisamment de matière « ordinaire » dans une croûte qui finit par s’effondrer, libérant de l’énergie magnétique et des paires d’électrons-positons qui sont accélérées à de très grandes vitesses.
 

5. Éruptions géantes de magnétars

Blur round star with purple glow in space
Ayant un champ magnétique des milliers de fois plus intense que celui des autres étoiles à neutrons (et des milliers de milliards de fois plus intense que celui de la Terre), les magnétars, étoiles à neutrons en rotation rapide, ont été parmi les premières causes probables des SRR qui se répètent. Leur champ magnétique puissant peut provoquer des éruptions périodiques qui émettent d’énormes quantités d’énergie sous forme de rayons gamma, de particules subatomiques, et peut-être de SRR.
 

6. Mini blazars

Swirl colour vortex with light beam shining through
Un blazar est un trou noir supermassif qui dévore la galaxie dans laquelle il se trouve et émet de puissants jets de rayonnement à partir de ses pôles. Lorsque les pôles d’un blazar sont orientés en direction de la Terre, cet objet vorace semble encore plus brillant. Les SRR pourraient s’expliquer par une version réduite de ce processus : un trou noir de taille moyenne situé au milieu d’un nuage de gaz d’une galaxie pourrait émettre un faisceau de rayonnement changeant de direction de manière aléatoire. Et lorsque ce faisceau pointe vers la Terre, nous observerions un SRR.
 

7. Tremblements de pulsar

Blue star in the center of red and orange swirl in space
La forme des signaux d’un SRR qui se répète ressemble étrangement à celle d’une réplique d’un tremblement de terre. Cela amène des chercheurs à se demander si ces SRR pourraient être dus à des « tremblements d’étoile » survenant dans des pulsars.
 

8. Éclairs de pulsar

Bolt of lightning from the sky reaching to Earth
Le fort champ magnétique d’un pulsar pourrait produire des couches de plasma séparées par des espaces vides. Selon une théorie des SRR, l’énergie électrostatique stockée pourrait s’échapper à travers ces vides, comme la foudre frappant la Terre, émettant une brève mais intense bouffée d’ondes radio.
 

9. Superradiance

Light white star shooting blue light from center in space
Les SRR pourraient en fait être des phénomènes quantiques. Selon une hypothèse, il y a superradiance lorsque des atomes ou des molécules dont les ondes sont extrêmement longues sont intriqués dans un champ magnétique commun. Les particules intriquées agissent alors comme un groupe plutôt que de manière individuelle, ce qui peut produire de fortes bouffées de rayonnement — que l’on pourrait percevoir sous forme de SRR.
 

10. Extraterrestres

Two bright stars in space with number flowing between
Certains chercheurs se sont demandé si les SRR pourraient être produits par une civilisation extragalactique — peut-être sous forme de phares ou d’un mécanisme de propulsion d’un voilier solaire extraterrestre. Même si cette hypothèse est la plus spectaculaire (et qu’elle ne peut être totalement écartée), davantage de données probantes appuient des idées plus conventionnelles selon lesquelles les SRR résultent de phénomènes astrophysiques naturels. Une chose est sûre, c’est que la vérité à propos des SRR reste à établir.

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