Expliquer la nature des sursauts radio rapides

En connectant deux des plus grands radiotélescopes du monde, les astronomes ont découvert que de simples vents binaires ne peuvent finalement pas provoquer la périodicité déconcertante d’un sursaut radio rapide. Les explosions peuvent provenir d’une étoile à neutrons hautement magnétisée et isolée. Les découvertes radio montrent également que les sursauts radio rapides, certains des événements les plus énergétiques de l’univers, sont dépourvus de matière enveloppée. Cette transparence augmente son importance pour la cosmologie. Les résultats sont affichés au format . tempérer la nature Cette semaine.

Couleurs de la radio

Utilisation « radio Colors’ a conduit à une percée. lumière optiqueLes couleurs sont la façon dont l’œil distingue chacun longueur d’ondes. Un arc-en-ciel passe de la lumière optique bleue de longueur d’onde plus courte à la lumière optique rouge de longueur d’onde plus longue. Mais le rayonnement électromagnétique que l’œil humain ne peut pas voir, parce que la longueur d’onde est trop longue ou trop courte, est également réel. Les astronomes appellent cela « lumière ultraviolette » ou « lumière radio ». La lumière radio arc-en-ciel s’étend au-delà du bord rouge que nous voyons. Le même arc-en-ciel radio passe également de la radio à ondes courtes « bleue » à la radio à ondes longues « rouge ». Les longueurs d’onde radio sont un million de fois plus longues que les longueurs d’onde du bleu et du rouge optiques, mais ce ne sont fondamentalement que des « couleurs »: des couleurs radio.

L’équipe d’astronomes a maintenant étudié un sursaut radio rapide à deux longueurs d’onde radio – l’une beaucoup plus bleue et l’autre beaucoup plus rouge – en même temps. Les sursauts radio rapides sont parmi les éclairs les plus brillants du ciel radio, mais ils émettent en dehors de notre vision humaine. Il ne dure qu’environ 1/1000 de seconde. La puissance requise pour former des rafales radio rapides doit être extrêmement élevée. Cependant, sa nature exacte est inconnue. Certaines rafales radio rapides se répètent, et dans le cas du FRB 20180916B, cette répétition est cyclique. Cette périodicité a conduit à une série de modèles dans lesquels des sursauts radio rapides proviennent d’une paire d’étoiles en orbite l’une autour de l’autre. Orbite binaire et vent stellaire Créez ensuite le journal. « Des vents stellaires forts provenant du compagnon de la source de rafale radio rapide devaient permettre à la majeure partie de la lumière radio bleue à courte longueur d’onde de sortir du système. Mais la radio à ondes longues plus rouge devrait être interdite encore plus, voire complètement », dit Ines Pastor-Marazuela (Université d’Amsterdam et Astron), premier auteur de la publication.

Combinez Westerbork et LOFAR

Pour tester ce modèle, l’équipe d’astronomie a combiné LOFAR et des télescopes Westerbork remis à neuf. Ils peuvent ainsi étudier FRB 20180916B simultanément avec deux couleurs radio. Westerbork a observé la longueur d’onde la plus bleue de 21 cm et LOFAR a observé la longueur d’onde la plus rouge de 3 m. Les deux télescopes ont enregistré des films radio à des milliers d’images par seconde. Un supercalculateur basé sur l’apprentissage automatique a découvert des explosions rapides. « Une fois que nous avons analysé les données et comparé les deux couleurs radio, nous avons été très surpris », explique Pasteur Marazuela. « Les modèles de vent binaires actuels ont prédit que les sursauts ne devraient briller qu’en bleu, ou du moins y durer plus longtemps. Mais nous avons vu deux jours de sursauts radio plus bleus, suivis de trois jours de sursauts radio plus rouges. Nous excluons les modèles originaux maintenant – quelque chose doit arriver. d’autre « .

Les détections de rafales radio rapides ont été les premières à avoir été réalisées avec LOFAR. Aucun d’entre eux n’avait été vu à des longueurs d’onde supérieures à 1 mètre jusqu’alors. Le Dr Yogesh Maan d’ASTRON a d’abord jeté son dévolu sur les explosions du LOFAR : « C’était excitant de découvrir que des sursauts radio rapides brillent à de si longues longueurs d’onde. Après avoir parcouru d’énormes quantités de données, j’ai eu du mal à le croire au début, bien que le la découverte était convaincante. Bientôt, d’autres sursauts sont apparus. Cette découverte est importante car elle signifie que les émissions radio rouges de grande longueur d’onde peuvent s’échapper de l’environnement autour de la source de la rafale radio rapide. « Le fait que certains des sursauts radio rapides vivent dans des environnements propres, relativement peu obscurcis par une brume électronique dense dans la galaxie hôte, est très excitant », déclare le co-auteur Dr Liam Connor (U Amsterdam/Astron). « De telles sursauts radio rapides et nus nous permettraient de traquer la matière baryonique insaisissable encore introuvable dans l’univers. »

magnétique

Le télescope LOFAR et le système Apertif à Westerbork sont énormes en eux-mêmes, mais les percées ont été faites parce que l’équipe a connecté les deux directement, comme s’ils ne faisaient qu’un. Le chercheur principal, le Dr Joeri van Leeuwen (ASTRON/U. Amsterdam) déclare : « Nous avons mis en place un système d’apprentissage automatique en temps réel à Westerbork qui alerte LOFAR lorsqu’une explosion se produit, mais nous n’avons vu aucune rafale LOFAR simultanée. Premièrement, nous Je pensais que c’était une brume autour des sursauts radio rapides. Il bloquait tous les sursauts rouges – mais étonnamment, dès que les sursauts bleus se sont arrêtés, les sursauts rouges sont apparus après tout. C’est à ce moment-là que nous avons réalisé que les modèles de vent binaires simples étaient exclus. Les rafales radio rapides sont nues et pourraient être produites par des aimants. »

Ce magnétisme est étoiles à neutrons, a une densité beaucoup plus élevée que le plomb et est également très magnétique. Leurs champs magnétiques sont plusieurs fois plus puissants que les aimants les plus puissants de n’importe quel laboratoire terrestre. « Le magnétar isolé et à rotation lente explique mieux le comportement que nous avons détecté », explique Pasteur Marazuela. « C’est comme être un détective – vous avez un peu réduit nos notes Explosion radio Les modèles peuvent fonctionner.

Présenté par ASTRON