samedi 21 novembre 2020

Le FRB de notre galaxie se répète (lui aussi) !

Il y a à peine trois semaines, je vous relatais la mise en évidence du premier FRB (Fast Radio Burst) provenant de notre galaxie, issu d'un magnétar nommé SGR 1935+2154. Et bien il n'aura pas fallu très longtemps pour détecter deux autres bouffées rapides d'ondes radio venant de ce magnétar. FRB 200428 se répète donc, comme un grand nombre d'autres FRB, et avec une énergie dissipée qui paraît très variable. Une étude parue dans Nature Astronomy.


SGR 1935+2154 est un magnétar qui se trouve à seulement 14000 années-lumière d'ici, deux fois moins loin que le centre galactique et est à ce titre l'un des magnétar les plus proches sur la trentaine que nous avons pu identifiés à ce jour. Mais pour l'instant, c'est le seul qui montre des bouffées rapides d'ondes radio de type FRB. La publication de cette découverte le 4 novembre dernier dans Nature concernait une observation effectuée le 28 avril 2020 avec d'un côté le radiotélescope CHIME et de l'autre avec celui de la collaboration STARE2. Bien évidemment, la communauté astrophysique a été très vite au courant de cette détection, bien avant la rédaction de l'article puis sa publication après le long processus de validation par les pairs. Des équipes se sont donc lancées très vite dans un suivi régulier du magnétar SGR 1935+2154 et voici le premier résultat de cette traque : deux nouvelles bouffées d'ondes radio très courtes, espacées de moins de 2 secondes ont été détectées le 24 mai 2020 par quatre radiotélescopes européens.

Franz Kirsten (Chalmers University) et ses collaborateurs ont scruté le magnétar durant quatre semaines, soit un total de 522 heures, et ont fini par voir deux sursauts de faible intensité espacés de 1,4 s. Et quand on dit faible intensité, c'est vraiment le cas, car si on compare les différentes bouffées observées, entre les deux premières du 28 avril et ces deux nouvelles (10 000 fois plus faibles que les deux premières), plus une autre qui a également été perçue par le radiotélescope chinois FAST entre temps (le 3 mai), et encore 1000 fois plus faible que ces deux nouvelles publiées aujourd'hui, on a des niveaux d'énergie émise qui s'étalent sur 7 ordres de grandeur ! (la plus faible bouffée est 10 millions de fois moins intense que la plus forte). Ces données sont évidemment extrêmement importantes car elles permettent de comprendre pourquoi on peut voir certains FRB extragalactiques se répéter et d'autres non. Il se pourrait simplement qu'ils se répètent tous mais que nous n'arrivons à détecter que les bouffées les plus intenses avec nos radiotélescopes, le sommet de l'iceberg...

Ces deux nouvelles bouffées d'ondes radio portent bien leur nom car elles sont très rapides : 866 ± 43 μs et 961 ± 48 μs. Elles montrent cependant des différences notables, non seulement dans l'énergie qu'elles transportent (la seconde est 5 fois moins énergétique que la première), mais aussi en terme de polarisation des ondes électromagnétiques : la première bouffée est très faiblement polarisée, tandis que la seconde montre à la fois une composante de polarisation linéaire et de polarisation circulaire assez importantes.

Lorsque les chercheurs analysent le taux de répétition de FRB 200428, et le fait qu'ils n'ont rien détecté durant 421h avant de détecter ces deux bouffées séparées de 1,4 s, ils en déduisent que ces bouffées ne sont pas distribuées de façon aléatoire ou selon une distribution de Poisson, mais qu'au contraire les bouffées doivent apparaître en groupes, d'ailleurs exactement ce qui avait été observé sur le premier FRB répétitif découvert, le fameux FRB 121102.

Alors que les deux premières bouffées du 28 avril étaient accompagnées par des bouffées de rayons X qui signaient l'origine du magnétar, ce n'est pas le cas pour ces nouvelles bouffées d'ondes radio : le télescope Fermi-GBM n'a rien détecté à ce moment là et malheureusement, les autres télescopes spatiaux HXMT et Swift n'étaient pas dans le champ de vue de SGR 1935+2154 /FRB 200428. Et inversement, plusieurs bouffées de rayons X ont été détectées durant les 4 semaines d'observation du mois de mai : notamment le 10 mai et le 20 mai en provenance certaine du magnétar, mais aucune bouffée rapide radio n'a été trouvée en coïncidence. Et HXMT a de son côté détecté en tout 59 bouffées de rayons X durant la campagne d'observation de l'équipe de Kirsten, dont certaines beaucoup plus fortes que celle détectée par Fermi, mais là encore, aucun signal radio en coïncidence.

Le suivi resserré de SGR 1935+2154 va donc maintenant se poursuivre dans de multiples longueurs d'ondes, des plus énergétiques aux moins énergétiques, à la recherche de bouffées de tous les types... Lorsqu'on tient un bon client, il serait dommage de le lâcher aussi vite. Ce magnétar est bien parti pour nous fournir la clé de l'énigme FRB.


Source

Detection of two bright radio bursts from magnetar SGR 1935 + 2154
F. Kirsten, et al.
Nature Astronomy (16 november 2020)


Illustration

Signal mesuré des deux nouvelles bouffées rapides d'ondes radio de FRB 200428 (Kirsten et al.)