Des sursauts d’ondes radio intenses qui se répètent lentement depuis l’espace ont intrigué les astronomes depuis leur découverte en 2022.
Dans le cadre de nouvelles recherches, nous avons pour la première fois suivi l'un de ces signaux pulsés jusqu'à sa source : un type commun d'étoile légère appelée naine rouge, probablement sur une orbite binaire avec une naine blanche, le noyau d'une autre étoile qui a explosé longtemps. il y a.
Un mystère qui palpite lentement
En 2022, notre équipe a fait une découverte étonnante : des pulsations radio périodiques se répétant toutes les 18 minutes, émanant de l’espace. Les impulsions ont éclipsé tout ce qui se trouvait à proximité, ont brillé pendant trois mois, puis ont disparu.
Nous savons que certains signaux radio répétitifs proviennent d’une sorte d’étoile à neutrons appelée pulsar radio, qui tourne rapidement (généralement une fois par seconde ou plus), émettant des ondes radio comme un phare. Le problème est que nos théories actuelles disent qu'un pulsar tournant seulement toutes les 18 minutes devrait pas produire des ondes radio.
Nous avons donc pensé que notre découverte de 2022 pourrait ouvrir la voie à une physique nouvelle et passionnante – ou aider à expliquer exactement comment les pulsars émettent des rayonnements qui, malgré 50 ans de recherche, ne sont toujours pas très bien compris.
Depuis lors, des sources radio clignotant plus lentement ont été découvertes. Il existe aujourd’hui une dizaine de « transitoires radio de longue période » connus.
Cependant, en trouver davantage n’a pas suffi à résoudre le mystère.
À la recherche des périphéries de la galaxie
Jusqu’à présent, chacune de ces sources se trouvait au cœur de la Voie Lactée.
Il est donc très difficile de déterminer quel type d’étoile ou d’objet produit les ondes radio, car il y a des milliers d’étoiles dans une petite zone. N’importe lequel d’entre eux pourrait être responsable du signal, ou aucun d’entre eux.
Nous avons donc lancé une campagne visant à scruter le ciel avec le radiotélescope Murchison Widefield Array en Australie occidentale, qui peut observer 1 000 degrés carrés du ciel chaque minute. Csanád Horváth, étudiant de premier cycle à l'Université Curtin, a traité des données couvrant la moitié du ciel, à la recherche de ces signaux insaisissables dans les régions les moins peuplées de la Voie lactée.
Un élément du Murchison Widefield Array, un radiotélescope situé en Australie occidentale qui observe le ciel à basses fréquences radio. ICRAR / Université Curtin
Et bien sûr, nous avons trouvé une nouvelle source ! Baptisé GLEAM-X J0704-37, il produit des impulsions d’ondes radio d’une minute, tout comme d’autres transitoires radio de longue période. Cependant, ces impulsions ne se répètent qu’une fois toutes les 2,9 heures, ce qui en fait le transitoire radio de longue durée le plus lent trouvé jusqu’à présent.
D'où viennent les ondes radio ?
Nous avons effectué des observations de suivi avec le télescope MeerKAT en Afrique du Sud, le radiotélescope le plus sensible de l'hémisphère sud. Ceux-ci ont localisé précisément l’emplacement des ondes radio : elles provenaient d’une étoile naine rouge. Ces étoiles sont incroyablement communes, représentant 70 % des étoiles de la Voie lactée, mais elles sont si faibles qu’aucune n’est visible à l’œil nu.
La source des ondes radio, vue par le MWA à basse résolution (cercle magenta) et MeerKAT à haute résolution (cercle cyan). Les cercles blancs sont tous des étoiles de notre propre Galaxie. Hurley-Walker et coll. 2024 / Lettres du journal astrophysique
En combinant les observations historiques du Murchison Widefield Array et les nouvelles données de surveillance MeerKAT, nous avons constaté que les impulsions arrivent un peu plus tôt et un peu plus tard selon un schéma répétitif. Cela indique probablement que l'émetteur radio n'est pas la naine rouge elle-même, mais plutôt un objet invisible en orbite binaire avec elle.
Sur la base d'études antérieures sur l'évolution des étoiles, nous pensons que cet émetteur radio invisible est très probablement une naine blanche, qui est le point final des étoiles petites à moyennes comme notre propre Soleil. S’il s’agissait d’une étoile à neutrons ou d’un trou noir, l’explosion qui l’a créé aurait été si importante qu’elle aurait perturbé l’orbite.
Il faut être deux pour danser le tango
Alors, comment une naine rouge et une naine blanche génèrent-elles un signal radio ?
La naine rouge produit probablement un vent stellaire de particules chargées, tout comme notre Soleil. Lorsque le vent heurterait le champ magnétique de la naine blanche, il serait accéléré, produisant des ondes radio.
Cela pourrait être similaire à la façon dont le vent stellaire du Soleil interagit avec le champ magnétique terrestre pour produire de magnifiques aurores boréales, ainsi que des ondes radio basse fréquence.
Vue d'artiste du système AR Sco : une naine rouge et une naine blanche binaires qui interagissent pour produire une émission radio.
Nous connaissons déjà quelques systèmes comme celui-ci, comme AR Scorpii, où les variations de luminosité de la naine rouge impliquent que la naine blanche qui la compagnon la frappe avec un puissant faisceau d'ondes radio toutes les deux minutes. Aucun de ces systèmes n'est aussi brillant ou aussi lent que les transitoires radio de longue période, mais peut-être qu'à mesure que nous trouverons d'autres exemples, nous élaborerons un modèle physique unificateur qui les expliquera tous.
D’un autre côté, il peut exister de nombreux types de systèmes différents capables de produire des pulsations radio de longue durée.
Quoi qu’il en soit, nous avons appris le pouvoir de s’attendre à l’inattendu – et nous continuerons à scruter le ciel pour résoudre ce mystère cosmique.
Natasha Hurley-Walker, radioastronome, Université Curtin
