FRB 20240304B : sursaut radio venu de 10,7 milliards d’années

Une impulsion radio de quelques millisecondes, partie quand l’Univers n’avait qu’environ trois milliards d’années, vient d’être rattachée à sa galaxie d’origine. Il s’agit du sursaut radio rapide le plus lointain jamais relié à une galaxie hôte, à plus du double de la distance du précédent record. Son nom : FRB 20240304B, et l’étude associée est publiée dans la revue Science.

Son voyage a duré plus de dix milliards d’années.

Le signal a été capté par MeerKAT, un réseau de 64 antennes radio dans le Karoo, en Afrique du Sud. Le système de recherche MeerTRAP, dirigé par Ben Stappers (université de Manchester), analyse les données en temps réel pour repérer des impulsions brillantes isolées. Une fois la galaxie identifiée, les calculs de l’équipe l’ont située à environ 10,6 milliards d’années dans le passé, un ordre de grandeur que les différentes communications autour de la découverte arrondissent à « plus de 10 milliards d’années ».

Un record qui double la mise

Le décalage vers le rouge (redshift) mesuré est de 2,148, ce qui place l’émission environ 3 milliards d’années après le Big Bang. L’onde a donc traversé à peu près 80 % de l’histoire cosmique. Pour se donner un repère, le flash est parti plus de cinq milliards d’années avant la formation de la Terre. Quand notre planète s’est agrégée, il y a 4,5 milliards d’années, le signal avait déjà parcouru l’essentiel de sa route.

Les sursauts radio rapides ne sont pourtant pas rares. Des milliers ont été détectés, mais une centaine seulement ont été rattachés à une galaxie précise, et presque tous se trouvent relativement près de nous. Les premiers ont été repérés à partir de 2007, et leur nature reste débattue depuis près de vingt ans.

Un clignement d’œil dure des centaines de fois plus longtemps que ce flash.

Ce record ne tient pas qu’à la distance. Les auteurs précisent qu’il s’agit du premier sursaut détecté au « midi cosmique », cette période où la formation d’étoiles battait son plein, la plus active de toute l’histoire de l’Univers. La carte des sursauts connus, jusque-là cantonnée au voisinage cosmique, s’étend enfin jusqu’à cette époque.

Quand les télescopes au sol échouent, Webb prend le relais

Retrouver la galaxie hôte n’avait rien d’évident. Des observations optiques et infrarouges menées depuis le sol avec Keck/LRIS et MMT/MMIRS n’ont rien détecté, malgré une imagerie très profonde. L’équipe a alors demandé du temps discrétionnaire au télescope spatial James Webb, en mobilisant sa caméra NIRCam et son spectrographe NIRSpec. Le verdict est tombé : une galaxie bel et bien présente, mais trop faible pour les instruments terrestres.

Les astronomes s’attendaient à une grande galaxie mûre, comme celles qui abritent la plupart des sursauts connus. L’hôte s’est révélé être une galaxie naine environ 1 000 fois moins massive que prévu, pauvre en métaux et traversée par un intense épisode de formation d’étoiles. Sa luminosité optique, de l’ordre de 1,9 milliard de fois celle du Soleil, est environ dix fois supérieure à celle de l’hôte de FRB 20121102A, mais reste parmi les plus faibles connues pour un hôte de sursaut. Les catalogues de galaxies publics, trop peu profonds, ne montraient d’ailleurs aucune contrepartie à cet endroit du ciel.

La piste d’une fusion de galaxies, parfois invoquée pour expliquer certains sursauts, semble écartée. Selon le chercheur Caleb, il est très improbable que ce signal soit né d’une fusion.

Ce que cette petite galaxie suggère sur l’origine des sursauts

Le scénario le plus souvent évoqué met en cause les magnétars, des étoiles à neutrons dotées de champs magnétiques colossaux. Dans une galaxie naine pauvre en métaux qui fabrique des étoiles à grande vitesse, les étoiles massives meurent vite et donnent naissance à des magnétars presque aussitôt, sans longue attente. C’est cohérent avec un sursaut émis à un âge où l’Univers n’avait pas eu le temps de vieillir. En 2020, un magnétar de la Voie lactée, SGR 1935+2154, avait déjà émis un éclair radio comparable à un sursaut, ce qui avait renforcé cette hypothèse.

Mais l’origine exacte reste débattue : les magnétars pourraient être impliqués, sans que cela soit tranché.

Ces éclairs servent aussi de sonde. Leur signal renseigne sur la répartition des électrons dans la toile cosmique et sur les champs magnétiques de l’Univers, qui font légèrement tourner l’orientation des ondes radio. FRB 20240304B offre ainsi un nouveau point de mesure sur la distribution de la matière chargée au fil du temps cosmique, et sur le degré de magnétisation du cosmos. Les chercheurs Themiya Nanayakkara et Matthew Bailes y voient un outil puissant pour cartographier la composition de l’Univers sur des milliards d’années.

Un seul sursaut ne fait pas une statistique. À ce jour, FRB 20240304B reste le seul rattaché à une galaxie du midi cosmique : il faudra d’autres détections à des distances comparables, avec MeerKAT puis Webb, pour savoir si les petites galaxies flambantes d’étoiles sont la règle à cette époque ou une exception.

Sources : martincid.com | hothardware.com