Quand un FRB permet de découvrir un étrange halo de gaz dans une galaxie

En observant le ciel à travers un réseau de télescopes dans l’outback australien, les chercheurs ont pu détecter le bref et brillant éclat d’un sursaut radio rapide (fast radio burst, FRB) qui s’est formé dans une galaxie sombre et lointaine. Mieux encore, les ondes radio ont traversé une autre galaxie avant d’atteindre la Terre.

En observant la variation du FRB au moment de traverser la galaxie la plus proche, les chercheurs ont découvert que la galaxie en question avait un halo de gaz étonnamment mince et stable. Ce qui constitue une découverte majeure !

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Les FRB, un bon moyen d’étudier le halo de gaz des galaxies

La plupart des galaxies sont entourées d’une sorte de voile appelée CircumGalactic Medium (CGM). Les scientifiques pensent que le CGM contient plus de masse que les étoiles de la galaxie et qu’il contrôle le cycle de vie d’une galaxie. Mais étant donné que les CGM n’émettent pas beaucoup de lumière, ils sont particulièrement difficiles à étudier. Les astronomes s’appuient donc sur des objets brillants et distants, tels que des quasars, pour éclairer les CGM de derrière, comme le ferait des phares dans un brouillard.

L’astrophysicien J. Xavier Prochaska de l’Université de Californie à Santa Cruz s’est rendu compte que les FRB aussi pouvaient servir à éclairer un CGM. Aussi bien les quasars que les FRB émettent de la lumière, qui est ensuite ralentie sur son chemin vers la Terre par des particules chargées. Comme les quasars brillent continuellement, il est plus difficile avec eux de connaître le niveau de ralentissement de la lumière. Par contre la brève impulsion d’un FRB peut permettre de déterminer la quantité d’obstacle sur le chemin. Il existe donc des caractéristiques d’un CGM que les FRB peuvent révéler directement, mais pas les quasars, comme la densité du gaz et les champs magnétiques.

Une galaxie étonnamment stable découverte grâce à un FRB

Le 12 novembre 2018, l’Australian Kilometer Array Pathfinder a détecté une impulsion FRB d’une durée inférieure à 40 microsecondes. Prochaska et ses collègues ont suivi le FRB vers une galaxie de la constellation de l’Indus. Ce qui constitue un exploit en soi, car sur plus de 60 FRB découverts auparavant, seuls trois autres ont pu être retracés jusqu’à leurs galaxies d’origine jusqu’à présent.

Au début, l’équipe pensait que le FRB venait d’une brillante galaxie située à environ 4 milliards d’années-lumière. Mais la distance mesurée grâce au FRB était plus proche des 5 milliards d’années-lumière. C’est alors que Prochaska réalisa qu’il y avait en fait deux galaxies dans la trajectoire du FRB – exactement ce qu’il avait espéré.

Prochaska et ses collègues ont constaté que la densité et la magnétisation de la galaxie la plus proche de la Terre étaient toutes les deux étonnamment basses. La densité de gaz CGM était inférieure à 0,1 atome par centimètre cube. Le champ magnétique était quant à lui inférieur à 0,8 microgauss, soit un milliard de fois plus faible qu’un aimant de réfrigérateur, ce qui suggère que le gaz ne subit pas beaucoup de turbulences.

Cette découverte laisse penser que les CGM de certaines galaxies sont moins chaotiques qu’on ne le pensait auparavant, bien que des observations supplémentaires soient nécessaires pour en être sûr. Il va donc falloir que les scientifiques trouvent plus de FRB de ce type qui brillent à travers les CGM. Prochaska dit qu’il espère en détecter des dizaines d’autres au cours des prochaines années.

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