dimanche 15 mars 2020

Découverte de 9 nouvelles FRB répétitives


La collaboration Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) vient d'annoncer la découverte de 9 nouvelles FRB répétitives, ce qui permet de commencer à faire des statistiques sur ces phénomènes encore mal compris, et d'en tirer certaines informations précieuses... Une étude publiée dans The Astrophysical journal Letters.



Le nombre de FRB (Fast Radio Bursts) détectées se monte donc aujourd'hui à une grosse centaine (110 pour être précis) depuis la première détection d'un sursaut rapide d'ondes radio en 2010. Et 20 d'entre elles ont montré une répétition de leurs sursauts.  CHIME est un radiotélescope spécifique qui a été mis en service en 2018 et qui a déjà découvert 30 FRB (pas toutes répétitives). Le mystère autour des FRB vient de leurs caractéristiques qui semblent un peu disparates, certaines n'apparaissant qu'une seule fois tandis que d'autres se répétent de multiples fois, de manière erratique voire, dans un cas récent non encore publié, avec peut-être avec une périodicité bien déterminée. La localisation précise des FRB est difficile et seules 3 d'entre elles ont pu être localisées, dans des types de galaxies très différentes, ce qui creuse le puzzle d'une origine commune pour tous ces sursauts d'ondes radio. 
Pour donner une origine à ces phénomènes de sursaut de l'ordre de la milliseconde qui produisent une quantité d'énergie colossale en si peu de temps, de très nombreux modèles théoriques ont déjà été imaginés, mettant en oeuvre à peu près tout ce qu'offre l'astrophysique en objets compacts ou extrêmes : collisions ou interactions entre pulsars, entre étoiles à neutrons et trous noirs, entre étoiles à neutrons et naines blanches, entre deux naines blanches, entre étoile à neutrons et supernova, interaction entre pulsar et trou noir primordial ou avec un petit corps rocheux ou encore le collapse d'une étoile à neutrons en trou noir, ou en étoile à quarks, éventuellement induite par des interactions de matière noire, mais aussi l'interaction du jet d'un noyau actif de galaxie avec un trou noir ou un magnétar, et j'en passe des plus spéculatifs... 
Bref, la moindre donnée qui sort un peu du lot dans les observations des FRB peut mener à un nouveau modèle de formation. Seule l'accumulation de suffisamment de cas peut permettre de tirer des conclusions sur la base de la construction d'une bonne statistique. Et c'est ce que l'on commence à pouvoir faire.

Emmanuel Fonseca (McGill University) et ses collègues, à partir de l'ajout de leur 9 nouvelles FRB répétitives, construisent une étude statistique en étudiant comment se distribue la durée des pulsations d'onde radio des FRB. Il est surtout important de comprendre si les FRB qui semblaient ne pas se répéter sont des phénomènes finalement différents des ceux montrant une répétition. Et ce qu'observent les chercheurs canadiens, c'est une nette différence en terme de durée de pulse, entre les cas non répétitifs et les cas répétitifs, ce qui confirmerait qu'il s'agit bien de deux populations distinctes aux origines sans doute différentes. 
Les pulses des sursauts qui ne sont apparus qu'une seule fois ont une durée qui ne dépasse pas 1 ms, tandis que pour les sursauts qui se sont répétés, la durée des pulses s'étale entre 0 et 20 ms. Le fait que les pulses des sursauts répétitifs soient plus longs pointerait vers un mécanisme d'émission différent. 
En revanche, la mesure de dispersion, qui mesure la quantité de matière traversée par les signaux avant de nous parvenir, a la même distribution entre sursauts répétitifs et non-répétitifs, ce qui suggère selon les astrophysiciens que les deux populations auraient une origine dans un environnement similaire et auraient une distribution spatiale similaire aussi.
Et parmi ces 9 nouvelles FRB répétitives, la rotation de Faraday a pu être mesurée sur 2 d'entre elles et peut être comparée avec la même mesure qui avait été obtenue sur la première FRB répétitive détectée, la fameuse FRB 121102. La rotation de Faraday mesure l'environnement magnétique de la source d'émission via la mesure de la rotation de la polarisation des ondes radio. Le résultat pour ces deux FRB est une rotation de Faraday très inférieure à celle de FRB 121102. Emmanuel Fonseca et ses collaborateurs pensent donc que FRB 121102 est une anomalie parmi les autres FRB, qui seraient originaires d'environnement beaucoup moins magnétisé que ce que l'on pensait en considérant FRB 121102 comme cas représentatif...
Toute une série d'hypothèses va ainsi pouvoir être rayée sur les tableaux blancs (ou noirs) des théoriciens. On le voit, le champs de recherche sur les Fast Radio Bursts évolue très vite actuellement, tant sur le point observationnel que théorique. A ce rythme, on devrait comprendre l'origine des sursauts rapides d'ondes radio dans peu de temps...


Source

Nine New Repeating Fast Radio Burst Sources from CHIME/FRB
E. Fonseca et al 
The Astrophysical Journal Letters, Volume 891, Number 1 (26 february 2020)


Illustrations 

1) Le radiotélescope CHIME installée au Canada (Colombie Britannique) (Andre Renard/Dunlap Institute/CHIME Collaboration)

2) Distribution des pulses radio des FRB (répétitifs et non répétitifs) en fonction de leur durée (E. Fonseca et al).

8 commentaires :

Vincent a dit…

Bonjour Mr Simon,
Tout d'abord, je tiens a vous remercier pour votre générosité, votre travail de vulgarisation et d'information.
D'autre part voici quelques questionnements (certainement très naïfs) qui me tourmentent depuis un certains temps. J’espère que ce 1000eme du premier Avril, sera pour moi l'occasion d'avoir quelques pistes de réponses.

1. A étant un observateur, distant d'un trou noir et de position fixe par rapport a ce dernier. B étant un second observateur plongeant inévitablement en direction du trou noir.
Plus l'observateur B se rapproche de l'horizon des événements, plus sont temps semble ralentis pour l'observateur distant A. Si j'ai bien compris le phénomène, A ne verra jamais B rentrer ds le trou noir, car pour A l’écoulement du temps devient nul si B est suffisamment proche de l'horizon.
Mes questions : si nous sommes tous des observateur distant, cela veut il dire qu'a nos yeux aucune matière n'a pu traverser de trou noir depuis leur création ? Si aucune matière n'a pu pénétrer un trou noir, cela implique qu'il n'y a pas de paradoxe de perte d'information, puisque toute l'information est a nos yeux arrêtée à la surface de l'horizon? De plus peut on dire que pour nous les trous noirs sont a peine formé ?, en ce sens que leur formation implique instantanément que nous ne puissions les voir évoluer ? car il nous faudrait une infinité de temps d'observation ? peut on affirmer que nous observeront a jamais les trous noir a l'instant précis de leur formation ?
Si j'ai bien compris, un comportement quantique lié a l'effet tunnel, permet a un trou noir d’éjecter des particules de la surface de son horizon des événement, comment est ce possible d'observer cet effet, si pour nous l'horizon des événement signifie un déroulement du temps nul ou quasi nul? et par la même cela rend t'il possible l'observation de l’évaporation d'un trou noir en un temps fini ?

Vincent. a dit…

autre questionnement, j’espère ne pas abuser.

Je me suis souvent demandé pourquoi les objets, ne grandissent pas avec l'expansion de l'espace. il semblerait que les forces qui lient la matière empêchent l'"expansion" des objets de suivre celle de l'espace. cela signifie t'il en quelque sorte que la matière "glisse" dans l'espace? mais ds ce cas ... entend on souvent dire que si la gravité était dominante alors cela ralentirai l'expansion de l'univers ? j'ai du mal a comprendre de quelle manière la gravité pourrait contenir l'expansion de l'univers si la matière de l'influence pas .

Vincent a dit…

Une autre... j'ai conscience qu'elle sont très naïve je m'en excuse.

Les Ondes gravitationnelles déforment l'espace temps, ou plus précisément changent localement la métrique de l'espace temps. Comment les instruments interférométrie, LIGO/VIRGO font ils pour mesurer des variations de distance avec des lasers qui normalement devrait eux aussi subir la déformation de cette métrique, car ils sont eux même contenus ds cet espace temps qui se déforme. La lumière elle aussi subit les effets des ondes gravitationnelles. je suis pas certain d’être très clair...
Si les graduations de ma règle varie comme la distance que je mesure alors, comment est il possible de mesurer cette variation ?

Vincent a dit…

Une autre, j’espère que vous ne m'en voudrez pas :)

J'ai entendu a plusieurs reprise, que ds un trou noir "l'espace" pourrait être énorme voir aussi grand qu'un univers, pourtant j'entends aussi souvent dire que lorsqu'on rentre ds un trou noir on atteint irrémédiablement la singularité. N'est ce pas contradictoire de dire qu'on peut atteindre la singularité, si la distance a parcourir est non définie ?

Vincent. a dit…

Une dernière Mr. Simon, merci de votre patience. j'en ai tellement :)

Si j'ai bien compris le temps propre d'un photon est nul, il a donc une durée de vie éternelle pour nous autre observateur "distant". Si son temps propre est nul, comment se fait il qu'il soit associé a une fréquence? une fréquence implique nécessairement une variation ds le temps. Mais si sont propre est nul alors il ne peut pas varier. Pourriez vous m'éclairer sur ce m'échappe ?

Vincent a dit…

Une toute dernière et j’arrête..

Pourquoi est il faut, de dire que l'on peut réduire toute particule de matière, a un ensemble de déformation ponctuel de l'espace temps?

Merci beaucoup Mr Simon, pour tout, j’espère sincèrement que vous prendrez un peu de votre temps pour éclairer mon ignorance.

Novarek a dit…

Bonjour et merci pour votre treavail, j'airais une simple question pour votre 1000eme épisode...

On sait que tous les astres ont une fin, même les trous noirs d'après Hawking, mais quand est-il des étoiles a neutron?
Comment évoluent t-elles dans le temps sur le très long terme et comment "meurent-elles" ?

Unknown a dit…

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