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# Physique # Phénomènes astrophysiques à haute énergie

Décoder le mystère de FRB 20121102

Des chercheurs étudient les sursauts radio rapides répétés d'une galaxie lointaine.

C. Gouiffés, C. Ng, I. Cognard, M. Dennefeld, N. Devaney, V. S. Dhillon, J. Guilet, P. Laurent, E. Le Floc'h, A. J. Maury, K. Nimmo, A. Shearer, L. G. Spitler, P. Zarka, S. Corbel

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FRB 20121102 : Une énigme FRB 20121102 : Une énigme cosmique éclats radiophoniques répétés. Recherche en cours sur la source des
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Les Sursauts Radio Rapides (SRR) sont comme des feux d'artifice cosmiques super bruyants, qui apparaissent juste un instant mais font un gros boucan dans l'univers. Ces sursauts viennent de très loin, et on essaie encore de comprendre ce qui les provoque. Certains pensent qu'ils pourraient être liés à des étoiles qui explosent ou d'autres événements cosmiques excitants. Un SRR en particulier qui a attiré beaucoup d'attention, c'est le SRR 20121102. Il a été au centre d'un effort de suivi à long terme avec différents télescopes et observatoires.

C'est quoi les Sursauts Radio Rapides ?

Les SRR sont des éclats lumineux d'ondes radio qui durent juste quelques millisecondes. Ils ont été découverts pour la première fois en 2007 et ont depuis laissé les scientifiques perplexes. La plupart des SRR ressemblent à des événements uniques, mais le SRR 20121102 est un cas particulier. Il aime se répéter, ce qui a rendu les scientifiques un peu plus excités à son sujet. Les sursauts de ce SRR particulier peuvent être détectés à travers différentes fréquences radio, ce qui suggère qu'ils viennent d'une source très énergétique.

Pourquoi on observe le SRR 20121102 ?

Pour comprendre ce qu'est le SRR 20121102, les chercheurs ont cherché ses "parents" dans d'autres types de lumière, comme les rayons X et la lumière optique. Collecter des données dans différents longueurs d'onde aide les scientifiques à reconstituer l'histoire de ce sursaut énigmatique. L'idée, c'est qu'en le surveillant de près, ils peuvent en apprendre plus sur sa nature et peut-être même ses origines.

Les Télescopes du Coin

Télescope Radio de Nançay

En France, le Télescope Radio de Nançay (TRN) est un peu la tour de guet locale pour le SRR 20121102. Ce télescope radio a été occupé à surveiller le SRR de 2016 à 2020. C'est une grosse dish radio qui capte les signaux de l'espace, permettant aux chercheurs d'observer les sursauts radio de manière efficace.

Satellite INTEGRAL

Pendant ce temps, le satellite INTEGRAL flotte au-dessus de nous, scrutant le ciel pour de la lumière à haute énergie. Il a été lancé en 2002 et collecte des données depuis. INTEGRAL peut capter des photons très énergétiques, ce qui pourrait aider à trouver des correspondances avec les sursauts radio.

Observatoire de Haute Provence

Il y a aussi l'Observatoire de Haute Provence, qui est équipé de plusieurs télescopes pour chercher des lumières optiques possibles associées au SRR 20121102. Ils ont des caméras sophistiquées qui peuvent prendre des photos super rapides, augmentant les chances de repérer quelque chose de fugace.

Campagnes pour Attraper les Sursauts

Entre 2017 et 2019, des campagnes ont été organisées pour rassembler des données sur le SRR 20121102. En 2017, le plan était d'observer en même temps avec INTEGRAL et d'autres télescopes au sol. Cependant, les choses ne se sont pas passées comme prévu, et le SRR 20121102 a décidé de faire une pause pendant la campagne. Donc, pas de sursauts radio détectés, et les chercheurs sont restés dans le flou - pas de feux d'artifice cette année-là !

En 2019, ils ont essayé une approche différente. Ils ont décidé de réaliser des observations "Cible d'Opportunité". Si le TRN détectait un sursaut, il enverrait un signal (au sens figuré), et INTEGRAL dirigerait alors ses instruments vers le SRR 20121102. Cette fois-ci, ils ont réussi à détecter des sursauts et ont eu une campagne réussie !

Qu'est-ce qu'ils ont trouvé ?

Après toutes ces observations, les chercheurs n'ont pas trouvé grand-chose en termes d'émissions de rayons X avec les sursauts radio. C'est un peu comme s'attendre à voir une ombre la nuit sans lumière - parfois, les choses ne s'alignent pas. Le TRN a détecté plusieurs sursauts radio, ce qui a aidé à mieux comprendre la fenêtre d'activité périodique de ce SRR. Ils ont compris que le SRR 20121102 a un schéma, ou un "cycle", d'activité qui dure environ 154 jours.

En Apprendre Plus sur la Galaxie Hôte

Le SRR 20121102 est situé à l'intérieur d'une faible galaxie naine. Cette galaxie a une très faible métalllicité, ce qui signifie qu'elle n'est pas pleine d'éléments lourds. Ces environnements sont souvent là où se produisent des événements énergétiques comme des sursauts gamma, ce qui pourrait donner plus d'indices sur ce que sont les SRR.

Théories sur ce qui se passe

Il y a plein de théories sur les causes des SRR, et le SRR 20121102 ne fait pas exception. Certains scientifiques proposent que les magnétars - une sorte d'étoile à neutrons - sont derrière ces sursauts. Les magnétars ont des champs magnétiques super forts et peuvent produire une variété d'émissions. Pensez à eux comme aux adolescents rebelles du monde des étoiles - pleins d'énergie et d'imprévisibilité.

La Recherche de Correspondances

Les chercheurs sont à l'affût de tout autre type de lumière qui pourrait être lié au SRR 20121102. Ils ont fouillé les domaines optiques et des rayons X pour voir s'ils peuvent repérer ce qui se passe autour de ce SRR. Jusqu'à présent, leurs résultats leur ont donné des limites supérieures d'émissions d'énergie dans ces longueurs d'onde. C'est comme chercher une aiguille dans une botte de foin, et jusqu'à présent, ils n'ont trouvé que les bords.

Conclusion

La quête pour comprendre le SRR 20121102 continue, et les chercheurs sont impatients de collecter plus de données. Ils espèrent qu'avec l'amélioration de la technologie et davantage d'observations, ils pourront enfin identifier ce qui cause ce mystère cosmique. D'ici là, le SRR 20121102 restera un puzzle fascinant, gardant les astronomes occupés et curieux sur l'univers plus large. Qui aurait cru que courir après des sursauts radio pourrait mener à une telle aventure cosmique palpitante ?

Source originale

Titre: Long term monitoring of FRB~20121102 with the Nan\c{c}ay Radio Telescope and multi-wavelength campaigns including INTEGRAL

Résumé: The origin(s) of Fast Radio Bursts (FRBs), mysterious radio bursts coming from extragalactic distances, remains unknown. Multi-wavelength observations are arguably the only way to answer this question unambiguously. We attempt to detect hard X-ray/soft gamma-ray counterparts to one of the most active FRB sources, FRB20121102, as well as improve understanding of burst properties in radio through a long-term monitoring campaign using the Nan\c{c}ay Radio Telescope (NRT). Multi-wavelength campaigns involving the International Gamma-ray Astrophysics Laboratory (INTEGRAL) satellite, the Nan\c{c}ay Radio Observatory, the optical telescopes at the Observatoire de Haute Provence as well as Arecibo were conducted between 2017 and 2019. In 2017, the telescopes were scheduled to observe simultaneously between Sept 24-29. We specifically used the Fast Response Enhanced CCDs for the optical observations to ensure a high time resolution. In 2019, we changed the strategy to instead conduct ToO observations on INTEGRAL and other available facilities upon positive detection triggers from the NRT. In the 2017 campaign, FRB20121102 was not in its burst activity window. We obtain a 5-sigma optical flux limit of 12 mJy ms using the GASP and a 3-sigma limit from OHP T120cm R-band image of R=22.2 mag of any potential persistent emission not associated to radio bursts. In the 2019 campaign, we have simultaneous INTEGRAL data with 11 radio bursts from the NRT and Arecibo. We obtain a 5-sigma upper limit of 2.7e-7 erg/cm2 in the 25-400 keV energy range for contemporary radio and high energy bursts, and a 5-sigma upper limit of 3.8e-11 erg/cm2 for permanent emission in the 25-100 keV energy range. In addition, we report on the regular observations from NRT between 2016-2020, which accounts for 119 additional radio bursts from FRB20121102. We present an updated fit of the periodic active window of 154+/-2 days.

Auteurs: C. Gouiffés, C. Ng, I. Cognard, M. Dennefeld, N. Devaney, V. S. Dhillon, J. Guilet, P. Laurent, E. Le Floc'h, A. J. Maury, K. Nimmo, A. Shearer, L. G. Spitler, P. Zarka, S. Corbel

Dernière mise à jour: 2024-11-25 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2411.16419

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.16419

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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