Qu’est-ce qui cause les mystérieuses ondes radio provenant du cœur de la Voie lactée ?

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Un mystérieux signal radio clignotant émanant du centre de la galaxie
Signal radio ASKAP J173608.2-321635

Vue d’artiste du signal radio oscillant et variable ASKAP J173608.2-321635 arrivant sur Terre depuis le centre de la Voie lactée. Crédit : Sebastian Zentilomo/Université de Sydney

Le centre de la voie Lactée est un endroit mystérieux. Les astronomes pensent qu’il y a un supermassif trou noir là-bas, même si cela pourrait être de la matière noire à la place. La région est densément peuplée d’étoiles, dominée par les géantes rouges. Et à cause de toute la poussière entre la Terre et le centre galactique, nous ne pouvons rien voir avec la lumière visible, la lumière ultraviolette ou les rayons X à faible énergie.

Mais nous pouvons détecter des ondes radio, et certaines inexpliquées viennent du centre de la galaxie et ajoutent au mystère.

Les astronomes ont découvert une source transitoire d’ondes radio au centre de la Voie lactée. L’équipe de chercheurs a présenté ses résultats dans un article intitulé “Discovery of ASKAP J173608.2–321635 as a Highly Polarized Transient Point Source with the Australian SKA Pathfinder”. L’auteur principal est Ziteng Wang, titulaire d’un doctorat. étudiant à l’École de physique de l’Université de Sydney. L’article est publié en Le Journal d’Astrophysique.

L’équipe savait qu’elle avait trouvé quelque chose de remarquable. “En regardant vers le centre de la Galaxie, nous avons trouvé ASKAP J173608.2-321635, nommé d’après ses coordonnées”, a déclaré le co-auteur, le professeur Tara Murphy. « Cet objet était unique en ce sens qu’il a commencé invisible, est devenu brillant, s’est évanoui, puis est réapparu. Ce comportement était extraordinaire.

« La propriété la plus étrange de ce nouveau signal est qu’il a une très forte polarisation. Cela signifie que sa lumière oscille dans une seule direction, mais cette direction tourne avec le temps », a déclaré l’auteur principal Wang. « La luminosité de l’objet varie également considérablement, d’un facteur 100, et le signal s’allume et s’éteint apparemment de manière aléatoire. Nous n’avons jamais rien vu de tel.

Qu’est-ce que c’est? Il existe de nombreux types différents d’étoiles variables et d’objets dans le ciel. Ils émettent une lumière variable sur tout le spectre.

Serait-ce une étoile de faible masse ou un objet substellaire ? Serait-ce un pulsar ou un magnétar transitoire ? Selon les auteurs, aucune de ces possibilités ne correspond aux observations.

« Au début, nous avons pensé qu’il pouvait s’agir d’un pulsar – un type très dense d’étoile morte en rotation – ou bien d’un type d’étoile qui émet d’énormes éruptions solaires. Mais les signaux de cette nouvelle source ne correspondent pas à ce que nous attendons de ces types d’objets célestes », a déclaré M. Wang. L’objet est fortement polarisé, tout comme un pulsar, mais l’équipe n’a détecté aucune pulsation dans ses données.

Ils ont également considéré les magnétars comme source, qui sont des étoiles à neutrons avec des champs magnétiques extrêmes. Mais les données ne correspondaient pas non plus à ce que nous savons sur les magnétars. “Tous les magnétars radio présentent des degrés de polarisation très élevés, mais leur spectre radio plat, contrairement à ce que nous voyons pour ASKAP J173608.2?321635, fait d’un magnétar une interprétation improbable”, écrivent-ils dans leur article.

Détection ASKAP

Cette image de l’étude montre l’emplacement de la source radio variable et d’autres objets dans le centre galactique. Les contours jaunes montrent la détection ASKAP, tandis que les contours cyan montrent la détection MeerKAT. Les positions les mieux adaptées d’ASKAP et de MeerKAT sont indiquées respectivement par les symboles jaune + et cyan ×. Les symboles Y inversés rouges montrent les sources du catalogue VVV, un relevé des variables dans l’infrarouge. L’étoile rouge des Gémeaux est une source bien connue trouvée avec l’Observatoire des Gémeaux. Crédit : Wang et al, 2021

L’équipe a détecté six signaux radio de l’objet au cours de neuf mois. Lorsqu’ils ont cherché l’objet en lumière visible, ils n’ont rien trouvé. Ils ont donc décidé d’essayer de détecter l’objet avec un autre radiotélescope en Australie, le Parkes Observatory. Ils n’ont rien trouvé.

Sans se décourager, l’équipe a effectué des observations de suivi avec le radiotélescope MeerKAT en Afrique du Sud, qui est encore plus sensible. Ils ont continué à vérifier avec le MeerKAT pour voir si le signal intermittent réapparaîtrait. « Nous avons ensuite essayé le radiotélescope MeerKAT, plus sensible, en Afrique du Sud. Parce que le signal était intermittent, nous l’avons observé pendant 15 minutes toutes les quelques semaines, en espérant que nous le reverrions », a déclaré le Dr Murphy.

Centre de la Voie Lactée

Cette image de la partie centrale de la Voie lactée montre une région de 1000 x 500 années-lumière et a été prise avec le télescope MeerKAT stationné en Afrique du Sud, un système composé de 64 antennes radio. © SARAO

Ils ont eu de la chance. Le signal est revenu. Mais pas d’une manière à laquelle ils s’attendaient.

“Heureusement, le signal est revenu, mais nous avons constaté que le comportement de la source était radicalement différent – la source a disparu en une seule journée, même si cela avait duré des semaines dans nos précédentes observations ASKAP”, a déclaré Murphy.

La détection du signal transitoire a été un coup de pouce pour l’équipe, mais cela ne l’a pas aidé à identifier la nature de la source. L’équipe a pensé qu’il pourrait s’agir d’un type d’objet appelé Transitoire radio du centre galactique (GCRT). Le nouvel objet a été détecté à seulement quatre degrés du centre galactique. Il partage certaines similitudes avec un GCRT, mais le problème est que les astronomes ne savent pas non plus exactement ce qu’est un GCRT.

“Les informations dont nous disposons ont des parallèles avec une autre classe émergente d’objets mystérieux connus sous le nom de transitoires radio du centre galactique, dont un surnommé le” burper cosmique “”, a déclaré le co-directeur de M. Wang, le professeur David Kaplan de l’Université du Wisconsin. Milwaukee.

« Bien que notre nouvel objet, ASKAP J173608.2-321635, partage certaines propriétés avec les GCRT, il existe également des différences. Et nous ne comprenons pas vraiment ces sources, de toute façon, donc cela ajoute au mystère. »

Galaxie de la Voie Lactée Infrarouge Composite Couleur

Il s’agit d’une image infrarouge composite du centre galactique de la Voie lactée. Il montre de nouveaux détails dans des structures complexes dans le gaz ionisé chaud tourbillonnant autour des 300 années-lumière centrales. Crédit : Hubble : NASA, ESA et QD Wang (Université du Massachusetts, Amherst) ; Spitzer : NASA, Jet Propulsion Laboratory et S. Stolovy (Spitzer Science Center/Caltech)

Pour l’instant, le nouvel objet restera un mystère. Les futures installations auront plus de puissance et de sensibilité. Le SKA australien lui-même n’est qu’un élément de l’éventuel Square Kilometer Array, un interféromètre radio international qui comprendra des milliers d’antennes paraboliques à travers le monde. Il devrait être en ligne dans la prochaine décennie.

« Au cours de la prochaine décennie, le radiotélescope transcontinental Square Kilometer Array (SKA) sera mis en ligne. Il sera capable de faire des cartes sensibles du ciel tous les jours », a déclaré le professeur Murphy. “Nous nous attendons à ce que la puissance de ce télescope nous aide à résoudre des mystères tels que cette dernière découverte, mais il ouvrira également de vastes nouvelles étendues du cosmos à l’exploration dans le spectre radio.”

De futures études permettront de découvrir plus de données sur ce nouvel objet et d’autres similaires. S’avérera-t-il être un transitoire radio du centre galactique?

« ASKAP J173608.2?321635 est en outre remarquable pour son emplacement vers le GC, bien que nous ne sachions pas encore s’il s’agit d’une coïncidence ou si cet emplacement est lié à sa nature : des questions similaires pourraient être soulevées à propos des sources du GCRT. Les futures recherches approfondies quantifieront le nombre exact de ces sources à différents endroits dans le ciel », écrivent les auteurs.

Publié à l’origine le Univers aujourd’hui.

Pour en savoir plus sur cette découverte :

Référence : “Discovery of ASKAP J173608.2-321635 as a Highly-Polarized Transient Point Source with the Australian SKA Pathfinder” par Ziteng Wang, David L. Kaplan, Tara Murphy, Emil Lenc, Shi Dai, Ewan Barr, Dougal Dobie, BM Gaensler, George Heald, James K. Leung, Andrew O’Brien, Sergio Pintaldi, Joshua Pritchard, Nanda Rea, Gregory R. Sivakoff, BW Stappers, Adam Stewart, E. Tremou, Yuanming Wang, Patrick A. Woudt et Andrew Zic, 12 octobre 2021, Le Journal d’Astrophysique.
DOI : 10.3847 / 1538-4357 / ac2360

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