juin 30, 2022

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Une nouvelle explosion radio rapide a été découverte dans une zone qui ne devrait avoir aucune source

Une nouvelle explosion radio rapide a été découverte dans une zone qui ne devrait avoir aucune source

Dessinez un objet sphérique brillant avec de nombreuses lueurs qui s'en éloignent.
Zoom / Représentation d’artiste d’une explosion à haute énergie émanant de la surface d’un magnétar.

Les sursauts radio rapides étaient un mystère lorsqu’ils ont été observés pour la première fois. Au début, chaque FRB suivait le même schéma : une poussée massive d’énergie aux longueurs d’onde radio qui durait moins d’une seconde – puis la rafale a disparu, pour ne jamais se répéter. Nous avons d’abord soupçonné que les FRB pourraient être un dysfonctionnement matériel de nos détecteurs, mais au fil du temps, la fréquence des flux nous a convaincus qu’ils étaient réels.

Depuis, nous avons identifié Sources de sursauts fréquents et relier les FRB à une source qui produit de l’énergie en dehors de la bande radio. Cela nous a finalement aidés à pointer du doigt d’une source: magnétars, ou étoiles à neutrons qui ont des champs magnétiques très intenses.

Maintenant, la réalité a disparu et la clé du singe a été jetée dans cette belle et simple interprétation. Une nouvelle source répétitive pour les FRB a été identifiée, et elle se trouve à un endroit où nous ne nous attendrions pas à trouver des aimants. Cela ne signifie pas que la source non d’un magnétar, mais nous devons recourir à des explications inhabituelles pour sa formation.

neutrons en rotation

Un magnétar est une forme d’étoile à neutrons, qui est ce qui reste après l’effondrement d’une étoile suffisamment massive pour générer une supernova mais pas assez massive pour former un trou noir. Lorsque ce résidu est compressé en une soupe de neutrons, le matériau de l’étoile à neutrons se rétrécit jusqu’à ce qu’il ne mesure qu’environ 20 kilomètres de large. Cet objet compact hérite de toute l’énergie de rotation de son étoile mère, ce qui la fait tourner à un rythme rapide, souvent renforcé par l’ajout de matière tombant de son environnement.

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Dans de nombreux cas, cette rotation rapide se traduit par des pulsars, qui sont des étoiles à neutrons avec des sources de rayonnement qui semblent clignoter rapidement lorsque l’étoile tourne. Dans d’autres, l’étoile à neutrons se retrouve avec un champ magnétique intense, ce qui en fait un magnétar. Les lignes de champ magnétique intense du magnétar sont déplacées par sa rotation, ce qui entraîne souvent des interactions à haute énergie avec son environnement.

Mais ces phénomènes de haute énergie ont tendance à ne pas durer longtemps, du moins d’un point de vue astronomique. Toutes ces interactions énergétiques avec l’environnement amènent l’étoile à neutrons à perdre de l’énergie, ralentissant sa rotation et réduisant l’intensité de toute lumière qu’elle produit. Par exemple, on pense que les trains magnétiques ont une durée de vie de seulement 10 000 ans avant de disparaître dans une existence plus calme.

De plus, la supernova qui forme les étoiles magnétares se produit dans des étoiles relativement jeunes, généralement âgées de quelques millions d’années seulement.

Cette combinaison – une mort précoce des étoiles et une courte vie magnétique – signifie que nous ne nous attendons à voir des magnétars que dans les régions avec une abondance de jeunes étoiles. On a supposé que les amas d’étoiles plus anciens avaient vu la formation de magnétars et s’étaient évanouis il y a des milliards d’années.

Ça venait d’où ?

Les nouveaux travaux, menés par une grande équipe internationale, comprenaient le suivi de la découverte d’une autre source FRB répétitive, appelée FRB 20200120E. Pour déterminer la localisation de FRB 20200120E, l’équipe s’est tournée vers la puissance d’analyse du réseau interférométrique européen très long, qui peut utiliser jusqu’à 22 télescopes. répartis dans le monde entier. L’équipe a pu obtenir suffisamment de ces télescopes pointés vers la source répétitive pour imager cinq FRB individuels.

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De la manière dont fonctionne la reconstruction des données de ces différents télescopes, un seul splash ne nous donnera pas un emplacement exact. Alternativement, un ensemble de sites potentiels peut être identifié. En combinant les sites correspondant à chacun de ces sursauts, les chercheurs ont pu fournir un emplacement potentiel pour la source FRB.

Cette source s’est avérée être un amas globulaire d’étoiles dans la galaxie voisine M81. Sur la base de l’incertitude restante concernant l’emplacement de FRB 20200120E et la fréquence des amas globulaires au sein de M81, l’équipe de recherche estime que les chances de ne pas avoir FRB 20200120E dans cet amas globulaire sont d’environ 1 sur 10 000.

Une recherche sur ce site n’a pas révélé de source cohérente de signaux radio. Aucune source de haute énergie n’a été trouvée, sur la base de recherches avec des télescopes à rayons X et à rayons gamma. Par conséquent, il n’y a pas d’objet clair à haute énergie là-bas.

Qu’y a-t-il d’ancien et de nouveau?

Ce site est étrange. La caractéristique la plus caractéristique des amas globulaires est qu’ils sont constitués de groupes d’étoiles anciennes. Il est peu probable qu’une supernova se soit formée à partir d’étoiles à neutrons il y a des milliards d’années. Cela exclurait donc probablement la présence d’aimants, n’est-ce pas ?

Pas complètement. Quelques mécanismes peuvent produire un magnétar soit sans supernova, soit longtemps après qu’il se soit produit. Ces mécanismes dépendent principalement d’une étoile compagne proche. Si le compagnon était une étoile ordinaire, il pourrait alimenter en matière une étoile naine blanche jusqu’à ce que la naine s’effondre en une étoile à neutrons. Ou différents groupes de naines blanches et d’étoiles à neutrons peuvent fusionner, produisant également une étoile à neutrons. Enfin, nous savons qu’un compagnon ordinaire peut « faire tourner » une étoile à neutrons précédemment au repos en l’alimentant en matière.

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N’importe lequel de ces processus pourrait produire un magnétar au sein d’un groupe d’étoiles anciennes. Il peut être difficile de déterminer quelle opération, le cas échéant, a effectivement eu lieu dans FRB 20200120E, étant donné l’absence apparente de toute activité non éclatée sur le site.

Dans tous les cas, les résultats suggèrent que si le magnétisme est la source de tous les FRB, nous pourrions nous attendre à les voir dans une gamme d’environnements beaucoup plus large que prévu avant cette découverte. Nous ne souhaitons peut-être pas encore exclure la prise en compte des sources non magnétiques.

Nature, 2022. DOI : 10.1038 / s41586-021-04354-w (À propos des DOI).