Déverrouille l’étrange mystère des sursauts radio rapides

Ce travail démontre que de nouveaux télescopes dotés de capacités uniques comme l’ATA peuvent offrir une nouvelle perspective sur l’un des grands mystères de la science FRB.

Une équipe de scientifiques de l’Institut SETI a publié de nouvelles informations sur un mystère cosmique connu sous le nom de Fast Radio Bursts (FRB). La découverte et l’observation détaillée de la répétition du FRB 20220912A au Advanced Allen Telescope Array (ATA) de l’Institut SETI ont mis en lumière la nature de ces signaux spatiaux.

Les FRB sont des éclairs brefs et intenses d’ondes radio provenant de l’espace lointain. Alors que la plupart ne se produisent qu’une seule fois, certains « répéteurs » envoient des signaux plus d’une fois, ce qui ajoute à l’intrigue de la compréhension de leurs origines. En 541 heures d’observation, les chercheurs ont détecté 35 FRB du répéteur FRB 20220912A. Les observations effectuées à l’aide de l’ATA couvraient une large gamme de fréquences radio et révélaient des modèles fascinants. Les 35 FRB ont été observés dans la partie inférieure du spectre de fréquences, chacun avec sa propre signature énergétique.

Les spectres dynamiques (ou tracés « en cascade ») pour toutes les sursauts du FRB 20220912A ont été détectés à l’aide du réseau de télescopes Allen, des profils d’impulsions moyennés en fréquence et des spectres moyennés dans le temps.
Les zones ombrées en rouge dans les tracés de la série chronologique indiquent la durée de la subéruption définie, tandis que les lignes verticales rouges indiquent la subéruption adjacente. Crédit : Institut SETI

Aperçus des observations de l’Institut SETI

« Ce travail est passionnant car il fournit à la fois la confirmation des propriétés connues du FRB et la découverte de nouvelles », a déclaré le Dr. a déclaré Sophia Sheikh, boursière postdoctorale NSF MPS-Ascend et auteur principal. « Nous limitons la source des FRB, par exemple, à des objets extrêmes comme les aimants, mais aucun modèle existant ne peut expliquer toutes les propriétés observées jusqu’à présent. C’est passionnant de faire partie de la première étude sur les FRB réalisée avec ATA – de nouveaux télescopes avec Des capacités uniques telles que celles de l’ATA permettront de faire la lumière sur de grands mystères de la science FRB. Ce travail démontre qu’un nouvel angle peut être fourni.

Résultats détaillés, récemment publiés dans la revue Avis mensuels de la Royal Astronomical Society (MNRAS), montrent des comportements intrigants des FRB. Ces signaux mystérieux présentent une dérive de fréquence vers le bas, un couplage entre leur amplitude et leur fréquence centrale, ainsi que des changements dans la durée des rafales au fil du temps. L’équipe a également remarqué quelque chose d’inédit : une baisse significative de la fréquence centrale des sursauts au cours de deux mois d’observation, révélant un sifflement cosmique inattendu.

Deux paramètres du jeu de données FRB 20220912A – fréquence centrale et bande passante – sont tracés au fil du temps dans le MJD, du début à la fin de la campagne (environ 60 jours). Le panneau a) indique que la fréquence centrale du FRB diminue au cours de la propagation (les résidus de l’ajustement et l’orientation non paramétrique inférieure sont indiqués en bleu ci-dessous). Le panneau b) montre la même diminution au fil du temps pour la bande passante. Crédit : Institut SETI

De plus, les chercheurs ont utilisé ces observations pour prédire le point limite des sursauts lumineux de FRB 20220912A, indiquant sa contribution au taux global du signal cosmique. En fait, cet objet particulier était responsable de quelques pour cent de tous les FRB les plus puissants présents dans le ciel lors de ces observations.

L’étude a également examiné les schémas temporels des séquences de rafales, à la recherche de récurrences au sein et entre les FRB. Aucune tendance claire n’a été observée, soulignant l’imprévisibilité de ces événements célestes.

Fait partie de la série de télescopes Allen

Ce travail démontre le rôle clé de l’ATA dans le décodage des mystères des FRB. ATA a la capacité unique d’enregistrer simultanément un grand nombre de canaux de fréquence, même s’ils sont largement séparés – par exemple, certaines fréquences sont très élevées et d’autres très basses. Cela permet des expériences immédiates lorsque le FRB arrive pour contrôler simultanément ce qu’il fait aux hautes et basses fréquences. Les mises à niveau actuelles promettent encore plus de capacités, en observant simultanément de faibles FRB à des fréquences encore plus élevées, garantissant ainsi qu’ATA reste à l’avant-garde de l’avancement de notre compréhension des FRB.

Allen Telescope Array (ATA) à l’Observatoire de radioastronomie de Hat Creek en Californie, États-Unis. ATA est exploité par l’Institut SETI et est conçu comme un instrument dédié aux recherches de technosignatures, une installation puissante pour l’étude des transitoires. Crédit : Joe Marfia

« C’est passionnant de voir ATA s’engager dans la recherche sur les FRB trois ans après le début de son programme de mise à niveau », a déclaré le Dr Vale Farah, scientifique et co-auteur du projet ATA du SETI Institute. « ADA possède des capacités uniques qui sont utilisées dans de nombreux projets de recherche, notamment l’interpolation rapide. »

Cette découverte historique marque une étape importante dans la quête en cours visant à percer les secrets de la matière extrême dans l’univers. Alors que les scientifiques continuent d’explorer l’univers, chaque caractéristique unique que nous découvrons nous rapproche de la compréhension de l’origine et de la nature de ces signaux cosmiques fascinants.

Remarque : Sophia Z. David R. DeBoer, Vishal Gajjar, Bill Karn, Jamar Kidling, Wenbin Lu, Mark Masters, Pranav Premnath, Sarah Scholtz, Carol Schumacher, Gurmehar Singh et Michael Snodgrass ont accepté. Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.
arXiv:2312.07756