Une rafale rapide d’ondes radio vieille de plus de huit milliards d’années provenant probablement d’anciennes galaxies en collision pourrait aider les astronomes à résoudre le mystère de la matière manquante de notre Univers.
Que sont les sursauts radio rapides ?
Dans le vaste cosmos, un phénomène mystérieux continue de captiver les astronomes et les scientifiques du monde entier : les Fast Radio Bursts (FRB) ou, en français, les Sursauts Radio Rapides. Ces phénomènes se caractérisent par une émission soudaine d’ondes radio qui ne durent qu’une fraction de seconde. Ils sont fugaces, mais aussi très intenses. Ces sursauts peuvent en effet émettre autant d’énergie en une fraction de seconde que notre Soleil en quelques années.
Découverts pour la première fois en 2007 grâce à l’analyse rétrospective de données d’archives, ces éclairs cosmiques sont parmi les phénomènes les plus énigmatiques de l’Univers et malgré des décennies d’études, leur origine exacte reste largement inconnue. Certains proviennent de l’intérieur de notre galaxie, la Voie lactée, tandis que d’autres semblent venir de l’extérieur, de galaxies lointaines. Cette diversité rend leur étude encore plus complexe.
Plusieurs hypothèses ont cependant été avancées pour expliquer l’origine des FRB, mais aucune n’a été confirmée. Ces théories vont de l’effondrement d’étoiles massives en trous noirs aux émissions de puissants magnétars, en passant par les extraterrestres (bien que cette dernière théorie soit largement rejetée par la communauté scientifique).
Un FRB particulier
Une équipe d’astronomes annonce avoir identifié l’un des sursauts radio rapides les plus puissants et lointains. Désigné FRB 20220610A, il a été repéré par l’Australian Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP), un réseau de radiotélescopes situé en Australie-Occidentale. En quelques millisecondes seulement, ce FRB aurait libéré autant d’énergie que le soleil en produit en trente ans.
« En utilisant la gamme de paraboles d’ASKAP, nous avons pu déterminer précisément d’où venait l’explosion« , précise Stuart Ryder, de l’Université Macquarie. « Ensuite, nous avons utilisé le très grand télescope (VLT) de l’Observatoire européen austral (ESO) au Chili pour rechercher la galaxie source, la trouvant plus ancienne et plus éloignée que toute autre source FRB trouvée à ce jour« .
De la matière manquante dans l’univers
En simulant l’évolution de l’Univers depuis le Big Bang, les cosmologistes ont appris que la moitié de la matière qui devrait y être présente aujourd’hui manquait à l’appel. On ne parle pas ici de matière noire, mais d’une certaine quantité de matière ordinaire composée de protons et de neutrons. Contrairement à la matière noire, qui ne peut pas être détectée directement, car elle n’interagit pas avec la lumière, la matière manquante est censée être constituée d’atomes que nous devrions pourtant être en mesure de voir.
Autrement dit, si nous comptons la quantité de matière normale dans l’Univers (les atomes dont nous sommes tous constitués), nous constatons qu’il manque plus de la moitié de ce qui devrait s’y trouver aujourd’hui.
Une hypothèse récente suggère que cette matière manquante pourrait se trouver dans d’immenses vides d’espace situés entre certaines galaxies. Cependant, notez que cette matière est extrêmement peu dense, ce qui signifie qu’elle est incroyablement dispersée. Pour donner une idée de cette dilution, n’imaginez pas plus de deux atomes présents dans un bureau de taille standard sur Terre. Cela rend la détection de cette matière extrêmement difficile, car elle est extrêmement rare.
Les FRB comme détectives pour détecter cette matière manquante
Au cours de ces dernières années, des chercheurs ont néanmoins commencé à spéculer sur la possibilité d’utiliser les FRB pour détecter cette matière nébuleuse. « Des sursauts radio rapides détectent cette matière ionisée », explique le chercheur. « Même dans un espace presque parfaitement vide, ils peuvent « voir » tous les électrons, ce qui nous permet de mesurer la quantité de choses qui se trouvent entre les galaxies. »
Ce que le chercheur explique, c’est que le rayonnement des FRB qui parcourent des millions ou des milliards d’années-lumière se retrouve dispersé par cette matière manquante. Nous savons aussi que plus un sursaut radio rapide est éloigné, plus il révèle du gaz diffus entre les galaxies. Pour les scientifiques, le fait de pouvoir mesurer les distances de plusieurs FRB pourrait aider à déterminer la densité de l’Univers et donc finalement nous aider à localiser la matière baryonique manquante.
À l’heure actuelle, environ cinquante sursauts radio rapides ont été retracés jusqu’à leur source, mais ce n’est qu’un début. Le réseau de radiotélescope ASKAP est actuellement le meilleur outil dont disposent les astronomes pour déterminer l’origine des FRB. Cependant, rappelons que deux autres structures plus puissantes sont actuellement en construction en Australie et en Amérique du Sud. Une fois opérationnelles, ces installations devraient permettre aux astronomes de suivre des FRB encore plus éloignés, et donc plus anciens.
Les détails de l’étude sont publiés dans la revue Science.
