Le télescope Webb identifie la galaxie d'origine d'un sursaut radio rapide record à 10 milliards d'années-lumière

La détection

Des astronomes utilisant le radiotélescope MeerKAT en Afrique du Sud ont détecté un sursaut radio rapide le 4 mars 2024, grâce à un système appelé MeerTRAP conçu pour capter en temps réel les signaux radio à évolution rapide venus de l'espace. Le sursaut, baptisé FRB 20240304B, présentait une forte dispersion, ce qui signifie que ses fréquences sont arrivées à des moments légèrement différents après avoir traversé de la matière électriquement chargée dans l'espace. Cette mesure indiquait que le signal provenait de très loin. Les chercheurs rapportent que le sursaut a été produit alors que l'univers n'avait que 3 milliards d'années environ, et qu'il a traversé près de 80 % de l'histoire cosmique. Le sursaut est considéré comme le plus lointain jamais détecté, soit plus du double du précédent record de distance. L'étude, dirigée par Manisha Caleb et Themiya Nanayakkara de l'université de Sydney, a été publiée dans Science.

Localiser la source

Lorsque l'équipe a pointé de grands télescopes au sol, dont les télescopes Keck, vers la position du sursaut dans le ciel, elle n'a pas pu voir de galaxie hôte, celle-ci étant tout simplement trop faible. L'équipe s'est alors tournée vers le télescope spatial James Webb, dont la caméra infrarouge a révélé une minuscule galaxie très proche de la position du sursaut. La Razón rapporte que la galaxie se situe à quelques dixièmes de seconde d'arc de la position du sursaut et que l'association présente une probabilité de 97,5 %. Les chercheurs ont décomposé la lumière de la galaxie en son spectre et mesuré le décalage de ses fréquences. Ce décalage leur a permis de calculer la vitesse à laquelle la galaxie s'éloigne de nous sous l'effet de l'expansion de l'univers, et à partir de là, son âge. Ces calculs ont confirmé que la lumière a été émise il y a 10,6 milliards d'années.

Ce que révèle la galaxie

La galaxie hôte s'est révélée surprenante en elle-même. Selon le résumé de la recherche, elle ne contient qu'environ 10 millions de fois la masse du Soleil, une infime fraction de la masse de la Voie lactée. Les données du télescope James Webb indiquent que le sursaut provient d'une galaxie jeune et très petite, formant des étoiles à un rythme très élevé, avec peu de métaux autour d'elle. Engadget note que la galaxie est également petite et jeune comparée aux galaxies qui ont produit des sursauts antérieurs, découvertes des milliards d'années plus tard dans des galaxies massives en formation d'étoiles. La galaxie existait lorsque la formation d'étoiles était à son maximum dans l'univers.

Des explications concurrentes

Une théorie dominante veut que les sursauts radio rapides soient générés par la fusion de deux étoiles à neutrons. Engadget souligne que de telles collisions prennent des milliards d'années, ce qui signifierait que les sursauts issus de fusions ne peuvent provenir que de galaxies plus anciennes. Une autre théorie propose que les sursauts proviennent d'étoiles massives qui explosent en supernova et laissent derrière elles des magnétars, des étoiles à neutrons dotées de champs magnétiques très puissants. Caleb a déclaré que ces travaux pointent vers une origine liée à une supernova.

Nos travaux suggèrent qu'il est très peu probable que ce [sursaut radio rapide] ait été produit par une fusion.

Nanayakkara a déclaré que la découverte limite toute explication de la production du sursaut.

Quel que soit le mécanisme qui cause ce sursaut radio, il doit rendre compte du fait qu'il peut être produit dans... des galaxies très jeunes avec une très faible quantité de métaux.

Ce qui reste ouvert

Plus de 10 000 sursauts radio rapides ont été détectés depuis 2007, date à laquelle le premier a été observé avec une grande antenne radio en Australie. Nanayakkara a indiqué que certains se répètent en continu, d'autres se répètent un moment puis s'arrêtent, et d'autres ne sont observés qu'une seule fois. On ignore encore si ce sursaut lointain produira d'autres signaux. Joeri van Leeuwen, de l'institut de radioastronomie Astron à Dwingeloo, qui n'a pas participé à la découverte, a qualifié le résultat d'important pour le domaine.

Ce beau nouveau résultat élargit énormément notre horizon.

Les sursauts provenant de sources aussi lointaines pourraient aussi aider à cartographier la matière diffuse entre les galaxies, car cette matière laisse une signature dans l'émission radio. Cartographier cette matière nécessiterait beaucoup plus de sursauts lointains, que van Leeuwen s'attend à voir découvrir à l'avenir.