Si ce flash radio d’une milliseconde intéresse autant les astronomes, ce n’est pas parce qu’il vient de 8 milliards d’années-lumière : c’est ce qu’il a traversé en chemin

Une fraction de seconde. C’est tout ce qu’a duré l’impulsion radio baptisée FRB 20220610A avant de s’éteindre pour toujours. Mais pendant ce battement d’aile temporel, plus court qu’un clignement d’œil, ce signal a traversé l’équivalent de la moitié de l’âge de l’univers observable pour atteindre les antennes australiennes qui l’ont capté. Des astronomes ont détecté l’un des sursauts radio rapides les plus lointains et les plus énergétiques jamais observés, une explosion d’ondes radio d’une durée d’une milliseconde qui a voyagé pendant 8 milliards d’années pour atteindre la Terre. Le plus fascinant n’est pas la distance elle-même, aussi vertigineuse soit-elle. C’est ce que ce flash a rencontré en chemin.

Baptisé FRB 20220610A, ce sursaut a duré moins d’une milliseconde, mais dans cette fraction de moment, il a libéré l’équivalent des émissions énergétiques de notre Soleil sur une période de 30 ans, selon l’étude publiée dans la revue Science. Une énergie colossale, condensée dans un instant si bref qu’aucun télescope optique n’aurait pu le voir venir. Ce sont les radiotélescopes qui ont permis de repérer ces flashs cosmiques éclairs, notamment le réseau ASKAP situé sur le territoire Wajarri Yamaji en Australie occidentale, qui a détecté ce signal en juin 2022 et déterminé son origine. Trois jours entre la détection et la localisation précise dans une petite constellation de galaxies en fusion. Un exploit technique qui aurait été impensable il y a une décennie.

Un flash radio comme sonde de l’univers invisible

Voilà pourquoi les astronomes s’emballent : ces sursauts ne racontent pas seulement leur propre histoire, ils racontent celle de tout ce qu’ils croisent. Les scientifiques pensent que les sursauts radio rapides peuvent constituer une méthode unique pour « peser » l’univers en mesurant la matière entre les galaxies qui reste non comptabilisée. Le problème remonte à des décennies : quand on additionne toute la matière ordinaire censée exister dans le cosmos, les comptes ne tombent jamais juste.

« Si l’on additionne la quantité de matière normale dans l’Univers, les atomes dont nous sommes tous constitués, on découvre que plus de la moitié de ce qui devrait exister aujourd’hui manque », expliquait Ryan Shannon, professeur à l’université Swinburne, en Australie. Un chiffre qui donne le vertige : plus de la moitié des briques élémentaires de l’univers seraient introuvables par les méthodes d’observation classiques. « Nous pensons que la matière manquante se cache dans l’espace entre les galaxies, mais elle est peut-être si chaude et diffuse qu’il est impossible de la voir avec les techniques habituelles », précisait le chercheur.

Ce gaz existe bel et bien. Il est simplement trop ténu et trop chaud pour être capté par les télescopes traditionnels, qui cherchent la lumière émise ou absorbée par la matière. Un flash radio, lui, procède différemment : il ne regarde pas la matière, il ressent son effet au passage.

Une balance cosmique faite de fog et de ralentissement

Le principe tient en une image simple. Les chercheurs tracent la façon dont chaque signal FRB ralentit à travers les longueurs d’onde, pesant ainsi la quantité de matière rencontrée, un peu comme on compterait les gouttelettes de brouillard en mesurant le retard qu’elles infligent à la lumière d’une lampe torche. Plus le signal traverse de gaz ionisé, plus il ralentit et se disperse dans le temps. C’est cette dispersion, mesurable avec une précision extrême, qui trahit la quantité de matière invisible traversée.

Une équipe menée par l’astrophysicien Liam Connor, du Center for Astrophysics de Harvard, a poussé cette logique encore plus loin en 2025. Elle a analysé 60 FRB situés à des distances allant de 11,74 millions d’années-lumière (pour celui repéré dans la galaxie M81) jusqu’au sursaut le plus lointain jamais enregistré, FRB 20230521B, situé à environ 9,1 milliards d’années-lumière. Ce record a depuis détrôné celui de FRB 20220610A, preuve que la course aux flashs les plus anciens continue.

Le résultat de cette traque a de quoi surprendre. Le vieux « problème des baryons manquants » n’a jamais porté sur l’existence de cette matière, mais sur sa localisation. Grâce aux sursauts radio rapides, on sait désormais que les trois quarts de cette matière flottent entre les galaxies, dans la toile cosmique. La matière n’a jamais disparu, elle campait simplement dans le vide interstellaire, trop diffuse pour être vue autrement. Les scientifiques connaissent désormais l’adresse de cette matière « manquante » : les FRB agissent comme des lampes de poche cosmiques, éclairant le brouillard du milieu intergalactique, et en mesurant précisément le ralentissement de la lumière, on peut peser ce brouillard, même trop faible pour être vu directement.

Le milieu, pas seulement la matière noire

Il faut ici lever une confusion fréquente. La matière noire et l’énergie noire composent la majeure partie de l’univers : la première est une substance énigmatique qui façonne le cosmos, la seconde une force qui accélère l’expansion de l’univers ; toutes deux sont impossibles à observer directement mais détectables par leurs effets gravitationnels. Les baryons traqués par les FRB n’ont rien à voir avec ce mystère plus profond. Ce sont des atomes ordinaires, protons et neutrons, la matière qui compose planètes, étoiles et lecteurs de cet article. Le « manque » ici est purement une question d’endroit où regarder, pas une énigme physique fondamentale comme celle de la matière noire.

Les études les plus récentes affinent encore la carte. Une équipe a montré que sur des échelles inférieures à environ un mégaparsec, la matière manquante se trouvait bien autour des galaxies et des amas de galaxies, mais dispersée sur un rayon bien plus large qu’attendu, jusqu’à quatre millions d’années-lumière, plus loin que ne le prédisaient les simulations, ce qui appuie l’idée que cette matière est projetée hors des galaxies par des événements très énergétiques comme les jets de trous noirs supermassifs. Le tableau qui se dessine est celui d’un cosmos où la matière circule, expulsée puis redistribuée par des phénomènes d’une violence inouïe.

Ce qui attend les prochains flashs

La suite s’annonce prolifique. Le futur radiotélescope DSA-2000 de Caltech, actuellement en phase de planification dans le désert du Nevada, s’appuiera sur ce type d’études pour repérer et localiser jusqu’à 10 000 FRB par an, renforçant leur rôle de sondes de la matière ordinaire. À ce rythme, ce ne sont plus des dizaines mais des milliers de flashs qui viendront cartographier le brouillard intergalactique chaque année.

Un détail mérite d’être gardé en tête : ces sursauts eux-mêmes restent en partie mystérieux. Une percée en 2020 a permis de rattacher un FRB à un magnétar dans notre propre Voie lactée, confirmant la viabilité d’au moins une théorie d’origine, tandis que des découvertes de sursauts émanant de galaxies elliptiques massives, largement dépourvues de formation stellaire, ont bousculé les hypothèses existantes. Autant dire que la matière traversée par ces flashs n’a pas encore livré tous ses secrets, et que leur source non plus.

Sources : physicsworld.com | naturphilosophie.co.uk