15/11/2016

Découverte pour la première fois d'une bouffée gamma associée à une bouffée rapide d'ondes radio


Des astronomes américains viennent de découvrir pour la première fois une contrepartie en rayons gamma d'une bouffée rapide d'ondes radio (une FRB). Cette découverte bouleverse notre vision de ces phénomènes hyper-énergétiques.




Les bouffées rapides d'ondes radio, appelées FRB (Fast Radio Bursts) ont été découvertes en 2007. ll s'agit de brusques bouffées d'ondes radio très localisées et qui ne durent que quelques millisecondes, jusqu'à une seconde. Depuis une petite dizaine d'années, seulement quelques dizaines de ces FRB ont été trouvées, sans que l'on comprenne complètement quelle peut être leur origine. James DeLaunay (Penn State University) et son équipe ont utilisé les données du télescope spatial Swift, spécialisé dans la détection des GRB, les Gamma Ray Bursts, les bouffées de rayons gamma. Ils se sont intéressé à une zone du ciel qui avait été scannée par Swift et où se trouvait par bonheur une des FRB identifiées par le radiotélescope australien Parkes en 2013, nommée FRB131104.
Vous pouvez d'ailleurs écouter le signal radio de FRB 131104, retranscris ici dans des fréquences audibles (ça va vite, vous pouvez la relire plusieurs fois) : 


Les astronomes avaient commencé à chercher des contreparties des FRB dans d'autres longueurs d'ondes dès leur découverte en 2007, mais en vain jusqu'à aujourd'hui. James DeLaunay raconte : "J'ai commencé cette recherche de contreparties de FRB en pensant que je ne trouverai rien. La FRB 131104 était la première qui avait des données utiles à analyser provenant de Swift. Quand j'ai vu qu'il y avait une possible contrepartie gamma, je n'en croyais pas mes yeux! C'était une chance incroyable pour moi!"
Des observations de Swift en rayons X et en visible avaient aussi été effectuées seulement 2 jours après l'apparition de FRB131104, grâce à la grande réaction des radioastronomes, mais aucune contrepartie longue n'y avait été vue dans ces gammes spectrales. 

Quelques théoriciens avaient prédit que les FRB devaient être accompagnées par des rayons gamma, mais la bouffée gamma qui est observée à l'endroit de FRB131104 est étonnamment longue est brillante. Elle a duré entre 2 et 6 minutes, alors que la bouffée radio avait duré une milliseconde. L'émission gamma surpasse ainsi l'émission radio d'un facteur 1 milliard, augmentant énormément l'estimation de l'énergie en jeu, induisant des conséquences importantes pour le voisinage de l'objet en cause et pour sa galaxie hôte.
Les deux modèles pouvant expliquer une émission gamma associée aux FRB sont d'une part des éruptions magnétiques provenant de magnétars (des étoiles à neutrons extrêmement magnétisées) et d'autre part une fusion cataclysmique de deux étoiles à neutron qui vient former un trou noir. La quantité d'énergie mise en jeu ici dans FRB131104 semble en défaveur de la première hypothèse, sauf si l'objet est relativement proche de nous. La relativement longue durée de la bouffée gamma est quant à elle inattendue dans les deux modèles théoriques, mais elle pourrait tout de même être possible dans un scénario de fusion d'étoiles à neutron si la scène est observée par le côté. La bouffée gamma ressemble en fait plus à ce qui est plus souvent observé dans le cas d'une supernova ou de l'accrétion d'un trou noir supermassif  mais ces deux phénomènes ne sont jamais associés à des bouffées rapides d'ondes radio...

Les astronomes rêvent maintenant à de futures campagnes d'observation pour découvrir de nouvelles FRB et surtout leurs contreparties à haute énergie qu'ils pourraient suivre sur une longue durée, la seule façon de pouvoir comprendre enfin ce qui se cache derrière ces événements hors-normes.

Source : 

DISCOVERY OF A TRANSIENT GAMMA-RAY COUNTERPART TO FRB 131104
J. J. DeLaunay et al.
The Astrophysical Journal Letters, Volume 832, Number 1 (11 november 2016)

Illustration :

Vue d'artiste d'une fusion de deux étoiles à neutron, phénomène possible à l'origine des FRB associées à une bouffée gamma ( Dana Berry, Skyworks Digital).