Le télescope Webb identifie la galaxie hôte de l'éclatement radio rapide le plus lointain

Les astronomes ont identifié la galaxie hôte de l'éclatement radio rapide (FRB) le plus lointain jamais enregistré, en utilisant le télescope spatial James Webb (JWST) de la NASA. L'éclatement, désigné FRB 20240304B, a été détecté pour la première fois par le télescope radio MeerKAT en Afrique du Sud et on pense qu'il a voyagé pendant plus de 10 milliards d'années avant d'atteindre la Terre. Les résultats ont été publiés dans la revue Science.

Détection de l'éclatement

L'équipe MeerTRAP a utilisé le télescope MeerKAT pour détecter l'éclatement le 4 mars 2024. Le signal présentait une grande quantité de dispersion, un phénomène où différentes fréquences d'ondes radio arrivent à des moments légèrement différents en raison de leur traversée de matériel électriquement chargé. Cette dispersion suggérait que le signal provenait d'une grande distance. Cependant, les télescopes au sol, y compris les télescopes Keck, n'ont pas pu voir la galaxie hôte car elle était trop faible.

Pour confirmer la distance et identifier la source, les chercheurs se sont tournés vers le JWST. La caméra Near-Infrared Camera (NIRCam) du télescope a détecté une galaxie à l'emplacement précis de l'éclatement. Par la suite, l'instrument Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) a mesuré le décalage vers le rouge de la galaxie à 2,148. Cette mesure correspond à une époque située seulement 3 milliards d'années après le big bang, ce qui signifie que l'éclatement a voyagé à travers « environ 80 % de l'histoire cosmique », selon le Dr Themiya Nanayakkara de l'Université de Sydney.

Une galaxie hôte surprenante

L'identification de la galaxie hôte a fourni des informations inattendues sur les origines des FRB. Alors que la plupart des galaxies hôtes de FRB identifiées jusqu'à présent sont des galaxies massives en formation d'étoiles, la galaxie abritant FRB 20240304B est une petite galaxie naine. Elle ne contient qu'environ 10 millions de fois la masse de notre Soleil, ce qui représente une fraction infime de la masse de la Voie lactée.

Manisha Caleb de l'Université de Sydney, auteure principale de l'étude, a souligné l'écart entre les attentes et les observations. « Nous pensions qu'il s'agirait d'une grande galaxie bien formée avec beaucoup d'étoiles, et au lieu de cela, c'était une petite galaxie naine, bien qu'elle forme activement des étoiles », a déclaré Caleb. La galaxie forme des étoiles à un rythme élevé et a une faible teneur en métaux.

Implications pour les origines des FRB

Les caractéristiques de la galaxie hôte soutiennent la théorie selon laquelle certains FRB proviennent de magnétars, qui sont des étoiles à neutrons jeunes et hautement magnétiques. Cette théorie suggère qu'un FRB peut se produire relativement peu de temps après qu'une étoile massive explose en supernova, laissant derrière elle un magnétar. Cette chronologie rapide s'aligne avec la découverte de l'éclatement dans une galaxie jeune.

À l'inverse, les résultats rendent peu probable que cet éclatement spécifique ait été produit par la fusion de deux étoiles à neutrons, un processus qui nécessite généralement un délai plus long. « Notre travail suggère qu'il est très peu probable que ce FRB ait été produit par une fusion », a déclaré Caleb.

Cartographie de la toile cosmique

Au-delà de l'identification de la source, l'éclatement sert d'outil pour cartographier l'univers. Alors que le signal radio voyageait vers la Terre, il a interagi avec la matière et les champs magnétiques, laissant une empreinte sur le signal. J. Xavier Prochaska de l'Université de Californie à Santa Cruz a décrit l'éclatement comme « presque comme une lampe de poche cosmique ».

L'équipe a identifié l'empreinte de deux structures cosmiques sur le signal : un amas de galaxies inconnu jusqu'alors à un décalage vers le rouge de 0,3 (à environ 3,5 milliards d'années-lumière de la Terre) et l'amas de la Vierge, situé à environ 54 millions d'années-lumière de la Terre. Ces mesures aident les scientifiques à quantifier la matière qui ne peut pas être observée par les télescopes optiques.

Pourquoi c'est important

Cette découverte confirme que les éclatements radio rapides étaient produits lorsque l'univers n'avait que le cinquième de son âge actuel. Elle démontre la capacité du JWST à identifier des galaxies hôtes faibles pour des événements cosmiques lointains. En étudiant ces éclatements, les astronomes peuvent mieux comprendre la distribution de la matière électriquement chargée et des champs magnétiques à travers des milliards d'années-lumière, fournissant de nouvelles données sur la structure de l'univers.

Sources (en anglais)

• theguardian.com: Astronomers detect mysterious burst of energy from a galaxy far, far away | Astronomy | The Guardian
• science.nasa.gov: Webb Measures Distance to Farthest Fast Radio Burst, Suggesting Origin - NASA Science
• theconversation.com: Astronomers pinpoint the origin of a 10 billion-year-old millisecond signal from space

Traduction réalisée par IA de l’article original en anglais, vérifiée automatiquement pour dire la même chose que l’original. Les sources ont été vérifiées en anglais.