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Chaque jour, la Terre est bombardée de signaux radio provenant de l’espace. Leur source reste majoritairement inconnue. Si la plupart des gens y prêtent peu d’attention, ces signaux permettent toutefois aux astronomes d’étudier des objets lointains et de déduire l’objet ou l’événement qui a pu les envoyer dans notre direction.
En 2007, le radiotélescope de Parkes, Murriyang, en Australie, a détecté un bref sursaut radio qui semblait provenir d’une source située bien en dehors de notre galaxie, une observation inédite à l’époque.
Ce n’est qu’en 2013 que des signaux similaires ont été détectés, que les scientifiques ont appelé «sursauts radio rapides» (FRB pour «fast radio bursts»). «Nous avions désormais la certitude qu’ils étaient réels», explique Ben Stappers, coordinateur du projet MeerTRAP et directeur du groupe Pulsars, Exoplanets and Transients à l’université de Manchester, au Royaume-Uni.
Les FRB sont des sursauts de rayonnement intenses, de l’ordre de quelques millisecondes, provenant de galaxies lointaines. On pense que plus de 10 000 FRB atteignent la Terre chaque jour, mais leur origine reste nimbée de mystère. Selon ne théorie populaire, ces sursauts seraient émis par des étoiles à neutrons, vestiges énigmatiques d’étoiles mourantes au champ magnétique exceptionnellement puissant.
Le projet MeerTRAP, financé par l’UE, a utilisé un radiotélescope supersensible en Afrique du Sud, baptisé MeerKAT, e, combinaison avec du matériel et des logiciels de pointe pour sonder la voûte céleste à la recherche de FRB et tenter de mieux comprendre ces signaux extraterrestres.
Les yeux rivés vers le ciel
Étant donné que ces signaux peuvent provenir des confins de l’espace, les astronomes éprouvent parfois des difficultés à déterminer exactement leur galaxie d’origine.
Les deux principaux avantages du télescope MeerKAT sont sa grande sensibilité et sa capacité à localiser les sources de rayonnement. Son utilisation a permis à l’équipe de détecter d’autres FRB et de commencer à dresser une carte précise de leurs origines.
«À l’époque, nous avions prédit être en mesure de détecter un sursaut radio rapide toutes les deux semaines au cours desquelles nous scrutions le ciel», ajoute Ben Stappers. «Cette prédiction semble tenir la route, car nous en avons découvert près de 45.»
Se servir de l’IA pour trouver des indices
Les volumes de données produits par ces télescopes sont si colossaux que le stockage à long terme se révèle soit onéreux, soit impossible. L’équipe de MeerTRAP devait rapidement passer au crible les données pour découvrir des pistes potentielles.
Pour ce faire, les chercheurs ont développé un logiciel sophistiqué, intégrant un outil d’apprentissage automatique qui parcourt rapidement les données et décide si un échantillon est susceptible de contenir ou non la signature d’un FRB.
L’équipe a également mis au point un outil qui lui permet d’obtenir une image du ciel à l’aide d’une petite tranche temporelle de données prise au moment du sursaut. Cette approche permet d’obtenir la localisation précise du FRB. L’équipe s’attache désormais à utiliser ces signaux comme sondes cosmologiques: un moyen de tester les théories de la physique telles que la gravité et de comprendre les objets cosmiques mystérieux.
Des pulsars rapides et lents
L’équipe a également détecté des FRB dans notre propre galaxie, la Voie lactée. Ces signaux sont très probablement générés par des pulsars: des étoiles à neutrons en rotation rapide et fortement magnétisées qui émettent des rayonnements dans l’espace de manière intermittente. Jusqu’à présent, l’équipe a détecté plus de 85 objets du genre.
Le projet a également amélioré les connaissances sur ces entités cosmiques. Avant le projet, on pensait que la période de rotation des pulsars oscillait entre une milliseconde et demie et environ huit secondes. Ce chiffre a depuis lors été revu à la hausse, mais le projet MeerTRAP a fait la découverte d’un objet dont la période de rotation est très lente:76 secondes; cette découverte inattendue a d’ailleurs fait l’objet d’une publication dans la revue «Nature Astronomy».
«Bon nombre de scientifiques ont été surpris de constater qu’un objet tournant aussi lentement soit encore capable d’émettre des ondes radio», fait remarquer Ben Stappers.
Le projet a soulevé de nombreuses autres questions. L’équipe a hâte de tirer des enseignements de ce projet et de les appliquer au Square Kilometre Array, une puissante nouvelle paire de télescopes en cours de construction en Australie et en Afrique du Sud.
«Nous tenons à remercier le Conseil européen de la recherche, SARAO et MPIfR, sans qui ce projet passionnant n’aurait jamais vu le jour», précise Ben Stappers. «J’aimerais rendre hommage au groupe talentueux de chercheurs en début de carrière qui a fait de MeerTRAP un projet amusant et fructueux», ajoute-t-il.