Les sursauts radio rapides sont des sources radio mystérieuses dont on ne connaît pas encore la nature même si elles sont probablement des étoiles à neutrons. On vient de détecter le plus lointain connu à ce jour, et avec sa formidable puissance lumineuse il éclaire littéralement le mystère des protons perdus du Big Bang.
On parle régulièrement depuis une dizaine d’années des sursauts radio rapides (Fast Radio Bursts, ou FRB en anglais), encore appelés « sursauts Lorimer », du nom de leur découvreur. Ils se présentent généralement comme des signaux transitoires où l’équivalent de toute l’énergie rayonnée par le Soleil dans le visible pendant une année semble libéré en quelques millisecondes tout au plus dans le domaine radio. Leur découverte s’est initialement faite grâce à de nouvelles analyses d’archives de données collectées par le radiotélescope de Parkes, en Australie. Pendant un temps, il n’était pas clair si on se trouvait en présence de quelque chose de nouveau ou seulement de signaux parasites. Mais on a finalement démontré qu’il s’agissait bien de nouvelles sources radio et en dehors de la Voie lactée.
Les spéculations sont allées bon train et on espérait également que de nouveaux types d’astres pouvaient se cacher derrière les FRB, laissant présager de nouveaux bonds de la connaissance. Après tout, la découverte des pulsars et des étoiles à neutrons a ouvert la porte à la détection des ondes gravitationnelles, de sorte que la nouvelle astronomie associée va possiblement nous fournir des renseignements sur une nouvelle physique et des percées en cosmologie, comme l’illustre peut-être ce qu’a fait récemment la collaboration de l’International Pulsar Timing Array (IPTA).
30 ans de rayonnement du Soleil émis en moins d’une milliseconde
Plusieurs radiotélescopes étudient de nos jours des FRB, mais on cherche aussi à les localiser dans des galaxies une fois que l’on connaît avec suffisamment de précision leurs coordonnées sur la voûte céleste à l’aide de ces instruments. On peut alors voir avec des télescopes plus classiques si on peut associer à la source radio une source dans le visible ou l’infrarouge avec des instruments comme le Very Large Telescope (VLT) de l’Observatoire européen austral (ESO). De fait, c’est ce qui vient d’arriver avec le sursaut radio rapide FRB 20220610A, détecté en juin de l’année dernière grâce au radiotélescope Askap en Australie.
L’ESO vient de faire savoir via un communiqué accompagnant une publication dans la célèbre revue Science que FRB 20220610A est le plus lointain sursaut radio rapide détecté à ce jour, s’étant produit il y a environ 8 milliards d’années, ce qui pulvérise de 50 % le précédent record de distance. On apprend aussi qu’il était particulièrement puissant puisqu’il a libéré en moins d’une milliseconde l’équivalent de l’énergie émise à toutes les longueurs d’onde par le Soleil en 30 ans.
Dans le communiqué de l’ESO, Stuart Ryder, astronome à l’université Macquarie en Australie et co-auteur principal de l’étude publiée, explique : « Grâce au réseau d’antennes paraboliques d’Askap, nous avons pu déterminer avec précision l’origine du sursaut. Nous avons ensuite utilisé le VLT de l’ESO au Chili pour rechercher la galaxie source, et avons constaté qu’elle était plus ancienne et plus éloignée que toutes les autres sources de FRB découvertes à ce jour, et qu’elle se trouvait probablement au sein d’un petit groupe de galaxies en cours de fusion. »
Les FRB comme sondes de la matière intergalactique
Or, selon Ryan Shannon, professeur à l’université technologique de Swinburne en Australie, cette découverte peut permettre de sonder les strates de lumière du cosmos en aidant à retrouver les fameux protons perdus du Big Bang. Le chercheur rappelle ainsi que « si nous comptons la quantité de matière normale dans l’Univers – les atomes dont nous sommes tous constitués – nous constatons qu’il manque plus de la moitié de ce qui devrait s’y trouver aujourd’hui. 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. Les sursauts radio rapides détectent cette matière ionisée. Même dans un espace presque parfaitement vide, ils peuvent « voir » tous les électrons, ce qui nous permet de mesurer la quantité de matière entre les galaxies ».
Dans un futur proche, la collaboration Square Kilometre Array permettra à la noosphère de disposer de deux impressionnants réseaux de radiotélescopes géants en Afrique du Sud et en Australie, qui seront capables de détecter des milliers de FRB à de grandes distances de la Voie lactée. L’ESO se prépare aussi à rendre opérationnel son Extremely Large Telescope (ELT) qui devrait permettre de voir les galaxies probablement associées à ces FRB, battant largement les records actuels.
On pourra préciser alors encore plus la valeur et la distribution de la matière baryonique manquante dont la quantité est estimée à partir des calculs de la nucléosynthèse primordiale du Big Bang. Hélas, Hubert Reeves n’est plus là pour voir ces découvertes à venir.
Le communiqué de l’ESO ajoute à ce sujet que comme dans le cas de FRB 20220610A, on pourra utiliser ce que l’on appelle aujourd’hui la relation de Macquart, découverte par le défunt astronome australien Jean-Pierre Macquart en 2020 et qui permet justement d’estimer, avec les caractéristiques du rayonnement des FRB, la quantité de gaz diffus entre les galaxies pouvant rendre précisément compte des protons perdus du Big Bang.