Lorsque l’on parle de distances dans l’espace lointain, tout paraît rapidement vertigineux.
Si l’unité astronomique, égale à la distance qui sépare la Terre du Soleil, peut être utile lorsque l’on reste dans les limites de notre Système solaire, il faut s’en séparer au moment d’aller plus loin et se mettre à compter en années-lumière. En une année, la lumière parcourt ainsi quasiment 10 000 milliards de kilomètres. Impossible à vraiment se représenter.
Sauf que le sursaut radio rapide (ou fast radio burst, FRB) étudié dans une étude publiée le 8 octobre nous pousse à nouveau à changer d’échelle.
Baptisé FRB 20240304B, ce signal ne dure que quelques millisecondes, et a été capté le 4 mars 2024. Comme pour tous les FRB, on ignore encore précisément ce qui le produit. La plupart de ces signaux ne se manifestent d’ailleurs qu’une seule fois. Mais celui-ci est particulier car c’est le plus lointain connu : sa lumière a voyagé un peu plus de 10 milliards d’années pour nous parvenir. Il a donc été émis alors que l’Univers n’était âgé « que » de trois milliards d’années environ.
Il y a 10 milliards d’années, dans une galaxie lointaine et jeune
FRB 20240304B fait l’objet d’une étude menée par l’astrophysicienne Manisha Caleb (université de Sydney) et parue dans la revue Science. Il a impliqué plusieurs télescopes à travers le monde, comme le radiotélescope MeerKAT en Afrique du Sud, mais aussi le télescope spatial James Webb. Sa caméra infrarouge a repéré la galaxie d’où est parti FRB 20240304B, et son spectrographe a mesuré sa distance.
Le signal a donc été émis extrêmement loin dans l’Univers, il y a 10 milliards d’années, et il a traversé toute cette distance jusqu’à nous. Surtout, l’étude a identifié la galaxie d’où il est parti. Une galaxie qui était alors toute jeune et active, formant de nombreuses étoiles à un rythme bien plus intense que notre Voie lactée aujourd’hui. Les astrophysiciens s’attendaient pourtant à une galaxie hôte bien plus grande et plus riche en étoiles. Elle s’est révélée environ 1 000 fois moins massive que prévu.
Un signal qui défie les modèles
Cette petite galaxie aide à départager les théories sur l’origine des FRB. Certains modèles tablent ainsi sur l’existence de vieilles étoiles à neutrons qui fusionnent et déclenchent le processus. Un processus qui prend des milliards d’années car il faut que les étoiles se forment, se mettent à orbiter l’une autour de l’autre, avant de se rapprocher progressivement. Mais ici, la galaxie en question est surprenante car elle est plutôt jeune, de petite taille, et dispose de peu d’éléments lourds comme les métaux.
L’autre grande hypothèse correspond mieux à cette galaxie. FRB 20240304B aurait été émis par une étoile à neutrons au champ magnétique très fort, appelée magnétar, née de l’explosion d’une étoile massive en supernova. Dans ce scénario, le sursaut peut se produire peu de temps après la formation des étoiles.
Les magnétars étaient déjà soupçonnés de produire des FRB. En avril 2020, un sursaut de ce type avait même été capté depuis SGR 1935+2154, un magnétar de la Voie lactée. L’équipe ne voit pas directement de magnétar dans la galaxie de FRB 20240304B, mais Manisha Caleb juge « très peu probable » que ce signal vienne d’une fusion.
L’étude montre qu’une petite galaxie jeune peut produire des sursauts radio rapides, et cela très tôt dans l’histoire de l’Univers. Mais surtout, ces signaux sont comme un flash qui éclairent l’Univers lorsqu’ils le traversent. Ces données peuvent donc être précieuses pour comprendre l’architecture et le fonctionnement de l’Univers lointain.
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