De nouvelles fonctionnalités étonnantes de mystérieux sursauts radio rapides défient la compréhension actuelle

De nouvelles fonctionnalités étonnantes de mystérieux sursauts radio rapides défient la compréhension actuelle

Conception artistique du télescope FAST

Conception artistique du radiotélescope sphérique d’une ouverture de cinq cents mètres (FAST) en Chine. 1 crédit

Fast Radio Bursts – Un mystère déroutant et toujours plus profond

Une équipe internationale de scientifiques révèle un environnement magnétisé en évolution et un emplacement surprenant pour la source de sursauts radio rapides dans l’espace lointain – des observations qui défient la compréhension actuelle.

Les sursauts radio rapides (FRB) sont des sursauts cosmiques d’une milliseconde qui produisent chacun une énergie équivalente à la production annuelle du soleil. Leur nature déconcertante continue de surprendre les scientifiques plus de 15 ans après la découverte d’impulsions d’ondes radio électromagnétiques dans l’espace lointain. Maintenant, la recherche récemment publiée ne plonge que dans le mystère qui les entoure.

De nouvelles observations inattendues d’une série de sursauts radio cosmiques par une équipe internationale de scientifiques remettent en question la compréhension actuelle de la nature physique et du moteur central des FRB. Les chercheurs, dont l’astrophysicien Bing Zhang de l’Université du Nevada à Las Vegas (UNLV), ont publié leurs découvertes dans le numéro du 21 septembre de la revue. La nature.

Le radiotélescope sphérique d’ouverture de cinq cents mètres (FAST) est situé dans une dépression naturelle du paysage de Guizhou, en Chine. C’est le plus grand radiotélescope à parabole unique au monde, avec une parabole de 500 mètres (1 600 pieds) de diamètre et une zone de réception équivalente à 30 terrains de football. FAST devrait conserver son statut de classe mondiale au cours des 20 à 30 prochaines années. Grâce à sa conception innovante, FAST a dépassé la limite technique de 100 mètres pour la construction de télescopes et a créé une nouvelle façon de construire de grands radiotélescopes.

Les observations cosmiques du FRB ont été faites à la fin du printemps 2021 à l’aide de l’énorme radiotélescope sphérique de cinq cents mètres (FAST) en Chine. L’équipe a détecté 1 863 flashs en 82 heures en 54 jours à partir d’une source active de rafales radio rapides appelée FRB 20201124A. Les scientifiques étaient dirigés par Heng Xu, Kejia Lee, Subo Dong de l’Université de Pékin et Weiwei Zhu des Observatoires astronomiques nationaux de Chine, ainsi que Zhang.

“Il s’agit du plus grand échantillon de données FRB avec des informations de polarisation provenant d’une source unique”, a déclaré Lee.

Des observations récentes d’un sursaut radio rapide de notre[{” attribute=””>Milky Way galaxy indicate that it originated from a magnetar, which is a dense, city-sized neutron star with an incredibly powerful magnetic field. On the other hand, the origin of very distant cosmological fast radio bursts remains unknown. And these latest observations leave scientists questioning what they thought they knew about them.

“These observations brought us back to the drawing board,” said Zhang, who also serves as founding director of UNLV’s Nevada Center for Astrophysics. “It is clear that FRBs are more mysterious than what we have imagined. More multi-wavelength observational campaigns are needed to further unveil the nature of these objects.”

FAST Telescope

The Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope (FAST), nicknamed Tianyan (“Eye of the Sky/Heaven”) is a radio telescope located in the Dawodang depression, a natural basin in Pingtang County, Guizhou, southwest China. It consists of a fixed 500-meter diameter dish constructed in a natural depression in the landscape. It is the world’s largest filled-aperture radio telescope, and the second-largest single-dish aperture after the sparsely-filled RATAN-600 in Russia.

What makes the latest observations surprising to scientists is the irregular, short-time variations of the so-called “Faraday rotation measure,” essentially the strength of the magnetic field and density of particles in the vicinity of the FRB source. The variations went up and down during the first 36 days of observation and suddenly stopped during the last 18 days before the source quenched.

“I equate it to filming a movie of the surroundings of an FRB source, and our film revealed a complex, dynamically evolving, magnetized environment that was never imagined before,” said Zhang. “Such an environment is not straightforwardly expected for an isolated magnetar. Something else might be in the vicinity of the FRB engine, possibly a binary companion,” added Zhang.

To observe the host galaxy of the FRB, the team of astronomers also made use of the 10-m Keck telescopes located at Mauna Kea in Hawaii. Zhang says that young magnetars are believed to reside in active star-forming regions of a star-forming galaxy, but the optical image of the host galaxy shows that – unexpectedly – it’s a metal-rich barred spiral galaxy like our Milky Way. The FRB location is in a region where there is no significant star-forming activity.

“This location is inconsistent with a young magnetar central engine formed during an extreme explosion such as a long gamma-ray burst or a superluminous supernova, widely speculated progenitors of active FRB engines,” said Dong.

Reference: “A fast radio burst source at a complex magnetized site in a barred galaxy” by H. Xu, J. R. Niu, P. Chen, K. J. Lee, W. W. Zhu, S. Dong, B. Zhang, J. C. Jiang, B. J. Wang, J. W. Xu, C. F. Zhang, H. Fu, A. V. Filippenko, E. W. Peng, D. J. Zhou, Y. K. Zhang, P. Wang, Y. Feng, Y. Li, T. G. Brink, D. Z. Li, W. Lu, Y. P. Yang, R. N. Caballero, C. Cai, M. Z. Chen, Z. G. Dai, S. G. Djorgovski, A. Esamdin, H. Q. Gan, P. Guhathakurta, J. L. Han, L. F. Hao, Y. X. Huang, P. Jiang, C. K. Li, D. Li, H. Li, X. Q. Li, Z. X. Li, Z. Y. Liu, R. Luo, Y. P. Men, C. H. Niu, W. X. Peng, L. Qian, L. M. Song, D. Stern, A. Stockton, J. H. Sun, F. Y. Wang, M. Wang, N. Wang, W. Y. Wang, X. F. Wu, S. Xiao, S. L. Xiong, Y. H. Xu, R. X. Xu, J. Yang, X. Yang, R. Yao, Q. B. Yi, Y. L. Yue, D. J. Yu, W. F. Yu, J. P. Yuan, B. B. Zhang, S. B. Zhang, S. N. Zhang, Y. Zhao, W. K. Zheng, Y. Zhu and J. H. Zou, 21 September 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-05071-8

The study appeared September 21 in the journal Nature and includes 74 co-authors from 30 institutions. In addition to UNLV, Peking University, and the National Astronomical Observatories of China, collaborating institutions also include Purple Mountain Observatory, Yunnan University, UC Berkeley, Caltech,

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