Des découvertes récentes révèlent que les sursauts radio à impulsions lentes proviennent d'un système d'étoiles binaires composé d'une naine rouge et d'une naine blanche. Les résultats remettent en question les théories actuelles sur les pulsars et suggèrent qu’une plus grande variété de systèmes stellaires pourraient émettre des signaux similaires.
Depuis 2022, les astronomes sont intrigués par les sursauts d’ondes radio intenses provenant de l’espace lointain qui se répètent lentement à intervalles réguliers. Ces signaux ne ressemblent à rien de ce qui a été vu auparavant, bouleversant la compréhension conventionnelle du fonctionnement de ces phénomènes cosmiques.
De nouvelles recherches sont les premières à retracer la source de l’un des signaux mystérieux : une étoile commune et légère connue sous le nom de naine rouge. Il semble être sur une orbite binaire avec une naine blanche – le noyau dense laissé derrière lui lorsqu’une étoile semblable au soleil meurt dans une violente explosion.
En 2022, notre équipe a fait une découverte majeure : des impulsions radio périodiques provenant de l’espace se répètent toutes les 18 minutes. Ces éclats sont incroyablement brillants, éclipsant tout ce qui se trouve à proximité. Après avoir vacillé pendant trois mois, ils ont disparu sans laisser de trace.
Nous savons que certains signaux radio répétitifs proviennent d’étoiles à neutrons appelées pulsars radio. Ces étoiles tournent rapidement, souvent une fois par seconde, voire plus vite, émettant des faisceaux d'ondes radio comme des phares. Cependant, selon notre compréhension actuelle, un pulsar tournant aussi lentement qu’une fois toutes les 18 minutes ne devrait pas produire d’ondes radio du tout.
Cette découverte inattendue suggère que nous sommes peut-être confrontés à un phénomène astronomique entièrement nouveau – ou que notre compréhension de la manière dont les pulsars émettent des ondes radio doit être reconsidérée. Depuis, nous avons découvert de nombreuses sources radio clignotant plus lentement. Il existe actuellement une dizaine de « sources radioélectriques transitoires de longue période » connues. Cependant, la simple découverte de davantage de « transitoires radio de longue période » ne suffit pas à résoudre le mystère.
À la recherche des confins de la Voie Lactée
Jusqu’à présent, toutes les sources radio ont été découvertes au plus profond de la Voie Lactée. Il est donc difficile de déterminer quelle étoile ou quel objet produit les ondes radio, car il y a des milliers d’étoiles dans une petite zone. Soit l’un d’eux peut produire un signal, soit aucun d’eux ne peut produire de signal.
Nous avons donc commencé à scruter le ciel avec le radiotélescope Murchison Wide Field Array en Australie occidentale. Csanád Horváth, étudiant de premier cycle à l'Université Curtin, a traité des données couvrant la moitié du ciel, à la recherche de ces signaux insaisissables dans les régions peu peuplées de la Voie lactée.
Effectivement, nous avons découvert une nouvelle source de signal ! Il a été nommé GLEAM-XJ0704-37 et, comme d’autres transitoires radio de longue période, il produit des impulsions d’ondes radio qui durent jusqu’à une minute. Cependant, ces impulsions ne se répètent que toutes les 2,9 heures, ce qui en fait le transitoire radio de longue durée le plus lent jamais découvert.
Localiser la source des ondes radio
Nous avons effectué des observations de suivi à l'aide du télescope MeerKAT en Afrique du Sud, le radiotélescope le plus sensible de l'hémisphère sud. Ces ondes radio localisent l'emplacement des ondes radio : elles proviennent d'une étoile naine rouge. Ces étoiles sont très communes, représentant 70 % des étoiles de la Voie lactée, mais elles sont si sombres qu’aucune ne peut être vue à l’œil nu.
En combinant les observations historiques du Murchison Widefield Array avec les nouvelles données de surveillance MeerKAT, nous avons constaté que les impulsions arrivent plus tôt et plus tard selon un schéma répétitif. Cela indique probablement que l'émetteur radio n'est pas la naine rouge elle-même, mais un objet invisible en orbite binaire avec elle.
Sur la base d'études antérieures sur l'évolution stellaire, nous pensons que cet émetteur radio invisible est très probablement une naine blanche, la destination finale des étoiles petites à moyennes comme notre soleil. S’il s’agissait d’une étoile à neutrons ou d’un trou noir, l’explosion qui l’a créé aurait été si massive qu’elle aurait dû perturber son orbite.
Le rôle des systèmes d'étoiles binaires dans la génération d'ondes radio
Alors, comment les naines rouges et les naines blanches génèrent-elles des signaux radio ?
Les naines rouges peuvent produire des vents stellaires composés de particules chargées, tout comme notre Soleil. Lorsque le vent stellaire frappe le champ magnétique de la naine blanche, il est accéléré, produisant des ondes radio.
Cela pourrait être similaire à la façon dont le vent stellaire du Soleil interagit avec le champ magnétique terrestre pour produire les magnifiques aurores boréales, ainsi que des ondes radio basse fréquence.
Continuez à chercher des réponses
Nous connaissons déjà des systèmes similaires, comme ARScorpii, dans lesquels les changements de luminosité de la naine rouge signifient que la naine blanche qui l'accompagne émet vers elle un puissant faisceau d'ondes radio toutes les deux minutes. Aucun de ces systèmes n'est aussi brillant ou aussi lent que les transitoires radio de longue période, mais peut-être qu'en trouvant davantage d'exemples, nous pourrons trouver un modèle physique unificateur qui les expliquera tous.
D’un autre côté, il peut exister de nombreux types de systèmes différents capables de générer des impulsions radio de longue durée. Quoi qu’il en soit, nous avons appris le pouvoir de s’attendre à l’inattendu et nous continuerons à scruter le ciel pour percer ce mystère cosmique.
Auteur : Natasha Hurley-Walker, radioastronome à l'Université Curtin.
Adapté d’un article initialement publié sur TheConversation.