Les scientifiques ont découvert que de mystérieuses explosions d’énergie appelées sursauts radio rapides (FRB) peuvent être créées lorsque des astéroïdes percutent des étoiles mortes extrêmement denses appelées étoiles à neutrons. Une telle collision libère suffisamment d’énergie pour répondre aux besoins énergétiques de l’humanité pendant 100 millions d’années !
FRB sont des impulsions transitoires de ondes radio cela peut durer d’une fraction de milliseconde à quelques secondes. Pendant cette période, un FRB peut libérer la même quantité d’énergie qu’il lui faudrait le soleil plusieurs jours pour rayonner.
Le premier FRB a été observé en 2007, et depuis lors, ces explosions d’énergie ont conservé leur aura de mystère car elles ont été rarement détectées jusqu’en 2017. C’est l’année où l’expérience canadienne de cartographie de l’intensité de l’hydrogène (CARILLON) est entré en ligne et a commencé à faire de fréquentes découvertes FRB.
« Jusqu’à présent, les FRB défient toute explication, avec plus de 50 hypothèses potentielles sur leur origine – nous avons compté! » » a déclaré Dang Pham, chef d’équipe et scientifique de l’Université de Toronto, à Space.com.
La connexion possible entre les FRB et astéroïdes, ainsi que comètes percuter des étoiles à neutrons, a déjà été suggéré. Cette nouvelle recherche menée par Pham et ses collègues renforce encore ce lien.
« On sait depuis de nombreuses années que les astéroïdes et les comètes étoiles à neutrons peuvent provoquer des signaux de type FRB, mais jusqu’à présent, il n’était pas clair si cela se produisait assez souvent dans l’univers pour expliquer la vitesse à laquelle nous observons l’apparition de FRB », a déclaré Pham. « Nous avons montré que les objets interstellaires (ISO), un phénomène peu étudié, La classe d’astéroïdes et de comètes que l’on pense être présents entre les étoiles des galaxies à travers l’univers, pourrait être suffisamment nombreuse pour que leurs impacts avec des étoiles à neutrons puissent expliquer les FRB ! »
Pham a ajouté que les recherches de l’équipe ont également montré que d’autres propriétés attendues de ces impacts correspondent aux observations des FRB, telles que leurs durées, leurs énergies et la vitesse à laquelle ils se produisent au cours de la période. durée de vie de l’univers.
La question est la suivante : même si les impacts d’astéroïdes peuvent être dévastateurs (il suffit de demander au dinosaures), comment pourraient-ils libérer la même quantité d’énergie qu’une étoile met des jours à rayonner ?
Des étoiles extrêmes signifient des explosions extrêmes
Les étoiles à neutrons sont créées lorsque des étoiles massives meurent et que leurs noyaux s’effondrent, créant des corps denses avec la masse du soleil, entassés dans une largeur ne dépassant pas celle d’une ville moyenne sur Terre.
Le résultat est un reste stellaire doté de propriétés extrêmes, telles que la matière la plus dense de l’univers connu (une cuillère à café pèserait 10 millions de tonnes si elle était amenée sur Terre) et des champs magnétiques qui sont les plus puissants de l’univers, des milliards de fois plus puissants que ceux de la Terre. magnétosphère.
« Les étoiles à neutrons sont des endroits extrêmes, avec plus de la masse du soleil comprimée dans une sphère d’environ 20 km de diamètre, ce qui leur confère certains des champs gravitationnels et magnétiques les plus puissants de l’univers », a déclaré Matthew Hopkins, membre de l’équipe et astrophysicien de l’Université d’Oxford. a déclaré à Space.com. « Cela signifie qu’une énorme quantité d’énergie potentielle est libérée lorsqu’un astéroïde ou une comète tombe sur un astéroïde ou une comète, sous la forme d’un éclair d’ondes radio suffisamment brillant pour être vu à travers l’univers. »
Alors, de quelle quantité d’énergie parlons-nous ici ? Pour y réfléchir, remplaçons un astéroïde par quelque chose de plus doux.
Selon Centre de vol Goddard de la NASAsi une guimauve de taille normale était lâchée à la surface d’une étoile à neutrons, l’influence gravitationnelle de l’étoile morte serait si grande que la friandise accélérerait à des vitesses de plusieurs millions de kilomètres par heure. Cela signifie que lorsque la guimauve frappe l’étoile à neutrons, la collision libère l’énergie équivalente à l’explosion simultanée de mille bombes à hydrogène !
La quantité exacte d’énergie libérée par la collision astéroïde/étoile à neutrons dépend de plusieurs facteurs.
« L’énergie libérée dépend de la taille de l’astéroïde et de la force du champ magnétique de l’étoile à neutrons, qui peuvent toutes deux varier considérablement, de plusieurs ordres de grandeur », a ajouté Hopkins. « Pour un astéroïde de 1 km de diamètre et une étoile à neutrons avec une intensité de champ magnétique de surface supérieure à un billion de fois l’intensité du champ magnétique terrestre, nous calculons que l’énergie libérée est d’environ 10 ^ 29 Joules (soit 10 suivi de 28 zéros).
« C’est un chiffre énorme, environ cent millions de fois toute l’énergie utilisée par l’humanité tout entière sur un an ! »
De toute évidence, les astéroïdes percutant des étoiles à neutrons peuvent libérer suffisamment d’énergie pour expliquer les FRB, mais ces collisions sont-elles suffisamment fréquentes pour expliquer les observations de FRB ?
Un astéroïde pourrait-il « attaquer de manière combinée » des étoiles à neutrons pour créer des FRB répétés ?
Les astronomes ont détecté des FRB dans tout le ciel, certains scientifiques estimant que 10 000 FRB pourrait se produire chaque jour à des points aléatoires du ciel au-dessus de la Terre. Si cette équipe a raison, cela représente beaucoup de collisions entre étoiles à neutrons et astéroïdes.
Les roches interstellaires sont certainement assez abondantes dans le Voie lactée pour tenir compte de ce taux ; il y en a environ 10 ^ 27 (10 suivis de 26 zéros) rien que dans notre galaxie. Mais à quelle fréquence rencontrent-ils une étoile à neutrons ?
« La collision entre une étoile à neutrons et un objet interstellaire est rare. Nous estimons qu’elle est d’environ une collision tous les 10 millions d’années dans la Voie Lactée », a déclaré Pham. « Cependant, il y a de nombreuses étoiles à neutrons dans la galaxie, et il y a beaucoup de galaxies ! Pris ensemble, nous constatons que le taux de collision étoile à neutrons-objets interstellaires dans l’univers est comparable aux taux de FRB actuellement observés. »
De plus, le chercheur a souligné que le nombre d’étoiles à neutrons et d’objets interstellaires augmente au cours de la vie de l’univers. Cela signifie que le taux de collisions d’étoiles à neutrons et d’objets interstellaires devrait également augmenter au fil du temps cosmique.
« Si ce modèle est vrai, alors nous devrions observer une augmentation des taux de FRB à mesure que l’univers vieillit », a déclaré Pham. « Cela reste une question de recherche ouverte qui pourrait bénéficier de davantage d’observations ! »
Même si cette théorie est correcte, elle ne répond pas à tout sur les FRB. C’est principalement parce qu’il existe deux types de ces explosions énergétiques d’ondes radio.
Jusqu’à présent, nous avons parlé de FRB à occurrence unique. Cependant, il existe également FRB répétitifs qui s’allume plus d’une fois. Les incursions d’astéroïdes pourraient-elles également expliquer les FRB répétés ?
« Nous constatons que ce modèle ne peut pas prendre en compte la répétition des FRB, car une étoile à neutrons entrant en collision avec une roche interstellaire est un événement rare et aléatoire », a expliqué Hopkins. « Il est rare qu’une étoile à neutrons entre en collision avec un objet interstellaire. En comparaison, les FRB répétés se produisent généralement à un rythme beaucoup plus rapide, certains pouvant atteindre deux sursauts par heure! »
Des recherches antérieures ont suggéré que si un FRB à occurrence unique est provoqué par des collisions entre une étoile à neutrons et un astéroïde, alors des FRB répétés pourraient représenter ces étoiles mortes entrant en collision avec un astéroïde. ceinture d’astéroïdescomme celui de notre système solaire entre Mars et Jupiter.
« Il y a encore des débats autour de cette idée, en particulier sur la densité de ces champs de débris. Ce scénario va au-delà de ce que nous avons envisagé dans notre modèle, à savoir des étoiles à neutrons entrant en collision avec des objets interstellaires », a déclaré Pham. « Des observations supplémentaires sont nécessaires pour comprendre les mécanismes d’émission des FRB et leurs sources. »
Pham et Hopkins ont souligné que les taux de collision entre étoiles à neutrons et objets interstellaires dépendront du type de galaxies, telles que galaxies elliptiques ou spiralesdans lequel ils se produisent. Cela signifie que les astronomes devront observer davantage de FRB et les suivre jusqu’aux galaxies hôtes pour déterminer quel type de galaxies est le plus associé à ces explosions d’énergie.
« Comprendre l’évolution des taux de FRB au fil du temps cosmique peut également nous aider à mieux comprendre ce modèle », a ajouté Pham. « Davantage d’observations de FRB pourraient également imposer davantage de contraintes sur l’énergie de ces événements, ce qui nous informerait sur la manière dont les FRB sont émis. » L’équipe de recherche a déclaré à Space.com que cela se ferait avec des projets d’observation FRB, tels que CARILLONl’Observatoire canadien de l’hydrogène et détecteur de radiotransients (CHORD) et l’Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP).
« Des travaux supplémentaires visant à limiter la population des galaxies en objets interstellaires nous donneront également de meilleures informations sur la fréquence à laquelle les étoiles à neutrons peuvent entrer en collision avec ces objets dans l’univers », a conclu Pham.
Les résultats de l’équipe ont été acceptés pour publication dans l’Astrophysical Journal. Une version préimprimée de l’article de l’équipe est disponible sur le site du référentiel arXiv.
Initialement publié sur Espace.com.
