Les astronomes ont détecté l’explosion de signaux radio la plus lointaine jamais vue : une explosion qui émet des ondes d’énergie à plus de 10 milliards d’années-lumière.
L’événement, nommé FRB 20240304B, est connu sous le nom de sursaut radio rapide (FRB). Les astronomes ont déjà détecté des milliers de FRB. Mais comme ces événements ne durent que quelques millisecondes, ils sont extrêmement difficiles à étudier et leurs origines restent floues.
Dans ce cas, cependant, les astronomes ont réussi à utiliser un réseau de radiotélescopes et le Télescope spatial James Webb (JWST) pour tracer l’événement, JWST réduisant la galaxie hôte précise d’où venait FRB 20240304B. L’étude, publiée jeudi 8 octobre dans la revue Science, apporte davantage de lumière sur une époque où l’univers n’avait qu’environ 3 milliards d’années, montrant que les FRB sont apparus au début de l’histoire de notre cosmos. La détection fait plus que doubler le précédent record de distance pour les FRB.
Le JWST a joué un rôle déterminant dans la découverte, co-auteur de l’étude Themiya Nanayakkaramaître de conférences à l’Institut d’astronomie de Sydney, a déclaré à Live Science dans un e-mail. L’e-mail a été rédigé en collaboration avec le premier auteur de l’étude Manisha Calebmaître de conférences en astrophysique dans la même université.
Par exemple, les observations de JWST ont montré que la galaxie hôte était plus petite que prévu, qu’elle était « pauvre en métaux » (elle contenait peu d’éléments en dehors de l’hydrogène et de l’hélium) et qu’elle formait beaucoup d’étoiles. Ces caractéristiques pourraient offrir de nouveaux indices sur les environnements dans lesquels les FRB apparaissent, donnant ainsi plus d’informations sur les événements mystérieux. Les chercheurs suggèrent que ce FRB pourrait avoir été lié à un magnétar, un noyau d’étoile hautement magnétique laissé après une supernova.
Zoomer avec le télescope James Webb
L’ancien FRB a été initialement détecté avec MeerKAT, un réseau de 64 radiotélescopes en Afrique du Sud. Nanayakkara a déclaré que MeerKAT avait révélé « à la fois la détection du sursaut radio rapide et, surtout, une position très précise dans le ciel ».
Les chercheurs savaient que le FRB était loin en raison de la grande dispersion du signal radio, mais les premières recherches avec de puissants télescopes au sol « n’ont essentiellement rien vu ; cela ressemblait à un ciel vide », ont déclaré les chercheurs à Live Science. « L’explication la plus probable était que la galaxie était tout simplement trop faible pour être détectée dans ces observations. C’est là que JWST est devenu transformateur. »
L’équipe scientifique a réussi à obtenir du temps sur JWST grâce à un programme appelé Temps discrétionnaire du directeurqui vise les observations urgentes. Les chercheurs ont commencé par utiliser la caméra proche infrarouge de JWST pour suivre le signal radio et prendre une image très profonde de la région cible.
« Soudain, c’était là : une galaxie très faible, presque exactement là où nous nous attendions à ce que l’hôte du FRB se trouve », a déclaré Nanayakkara. Les chercheurs ont ensuite utilisé le spectrographe proche infrarouge de JWST pour obtenir un spectre (longueurs d’onde de lumière divisées en différentes signatures chimiques) montrant l’hydrogène et l’oxygène.
« Ces caractéristiques spectrales agissent comme des empreintes digitales : parce que nous connaissons les longueurs d’onde auxquelles elles sont produites en laboratoire, nous pouvons mesurer à quel point elles ont été déplacées par l’expansion de l’univers », a expliqué Nanayakkara. « Cela nous a donné un redshift très précis d’environ 2,15. Nous voyons donc cette galaxie telle qu’elle était lorsque l’univers n’avait que trois milliards d’années environ, soit environ un cinquième de son âge actuel. »
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Parce que la galaxie hôte est relativement jeune, cela conforte l’idée selon laquelle au moins certains FRB sont générés par des magnétars, qui sont plus susceptibles d’apparaître dans les galaxies vives où se produit une formation intense d’étoiles, a déclaré l’équipe.
L’équipe prévoit de continuer à rechercher des FRB avec JWST.
« Nous ne savons pas encore quelles seront les sources », a déclaré Nanayakkara, car cela dépend de ce qui apparaît dans le ciel et est repéré par les radiotélescopes au sol. « Une fois que nos radiotélescopes ont trouvé et localisé une nouvelle source appropriée, nous pouvons déclencher les observations JWST. C’est donc assez excitant, car nous n’avons vraiment aucune idée de ce que nous trouverons lorsque nous combinerons la puissance de ces deux types de télescopes. »
