Plus d’un millier d’explosions cosmiques puissantes détectées par le télescope FAST en 47 jours

FAST capture un vrai battement de cœur à partir de FRB 121102. Crédit : NAOC

Une équipe de recherche internationale dirigée par le professeur LI Di et le Dr WANG Pei des Observatoires astronomiques nationaux de l’Académie chinoise des sciences (NAOC) a détecté un anneau intense d’explosions cosmiques de Fast Radio Burst (FRB) 121102, en utilisant 500 mètres. Le radiotélescope sphérique à ouverture (FAST). Au total, 1 652 salves indépendantes ont été détectées en 47 jours au 29 août 2019 (UT).

Il s’agit du plus grand ensemble d’événements FRB à ce jour, plus que le nombre rapporté dans toutes les autres publications combinées. Cet ensemble d’impulsions permet de déterminer la puissance caractéristique et la distribution de puissance de n’importe quel FRB, éclairant ainsi le moteur central qui alimente les FRB.

Ces résultats ont été publiés dans tempérer la nature Le 13 octobre 2021.

Les FRB ont été découverts pour la première fois en 2007. Ces explosions cosmiques peuvent être aussi courtes qu’une milliseconde tout en produisant l’équivalent d’un an de la production totale d’énergie du soleil. L’origine des FRB reste inconnue. Bien que les extraterrestres aient également été pris en compte dans les modèles pour les FRB, les observations favorisent clairement les causes naturelles. Les points récemment focalisés incluent des étoiles à neutrons hypermagnétisées exotiques, des trous noirs et des cordes cosmiques laissées par le Big Bang.

FRB 121102 Répartition du taux d'impulsion d'énergie équivalente isotrope

Distribution du taux de rafale de puissance équivalente isotrope à 1,25 GHz pour FRB 121102. Crédit : NAOC

Les scientifiques ont découvert qu’une petite partie des FRB se répète. Ce phénomène facilite les études de suivi, y compris la localisation et l’identification des galaxies hôtes des FRB.

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FRB 121102 est le premier itérateur connu et le premier FRB bien traduit. Les scientifiques ont déterminé son origine dans une galaxie naine. De plus, ce FRB est clairement associé à une source radio stable. Les deux indices sont cruciaux pour résoudre le mystère cosmique des FRB. Le comportement du FRB 121102 est difficile à prévoir et est communément qualifié de « saisonnier ».

En testant le bruit de fond du FAST FRB pendant la phase de rodage, l’équipe a remarqué que le FRB 121102 fonctionnait avec des impulsions lumineuses répétées. Entre le 29 août et le 29 octobre 2019, 1 652 événements d’explosion indépendants ont été détectés en 59,5 heures. Alors que le rythme des rafales variait tout au long de la série, 122 rafales ont été observées pendant l’heure de pointe, ce qui correspond au taux d’événements le plus élevé jamais observé pour un FRB.

Une rivière d'éclats d'une galaxie

Une “rivière” de sursauts de galaxies tels qu’enregistrés par le télescope FAST. Le nombre d’impulsions et d’énergies est indiqué dans les graphiques, simulant le tableau “Wide Land” de Wang Shiming de la dynastie Song. crédit : NAOC

Un tempo aussi élevé facilite une étude statistique de ces rafales de FRB. Les chercheurs ont découvert une caractéristique énergétique distincte d’E.= 4,8 x 1037 erg , au-dessous duquel la génération de salves est devenue moins efficace. La distribution de l’énergie des rafales peut être décrite à juste titre comme bimodale, c’est-à-dire une fonction log-normale pour les rafales à faibles émissions et une fonction de Lorentz pour les rafales à haute émissivité, ce qui implique que les impulsions FRB les plus faibles peuvent être de nature aléatoire et que les impulsions les plus fortes impliquent un rapport entre deux grandeurs indépendantes.

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“L’énergie totale de ce groupe de rafales s’élève déjà à 3,8% de ce qui est disponible à partir d’un magnétar et aucune périodicité n’a été trouvée entre 1 milliseconde et 1 000 secondes, ce qui limite considérablement la possibilité que FRB 1211102 provienne d’un objet compact isolé, ” a déclaré le Dr Wang.

Plus de six nouveaux FRB ont été découverts par le Commensal Radio Astronomy Rapid Survey (CRAFTS, https://crafts.bao.ac.cn/), y compris un nouveau répéteur similaire au 121102. “En tant que plus grande antenne du monde, le professeur LI a déclaré , il a été démontré que la sensibilité FAST aide à révéler les subtilités des transitoires cosmiques, y compris les FRB.”

Ce projet s’inscrit dans une collaboration de longue date depuis la phase d’exploitation du télescope FAST. Les principales institutions partenaires comprennent l’Université normale de Guizhou, l’Université du Nevada à Las Vegas, l’Université Cornell, l’Institut de radioastronomie Max Planck Fuer, l’Université de Virginie-Occidentale, le CSIRO, l’Université de Californie à Berkeley et l’Université de Nanjing.

Référence : « Bimodal Burst Power Distribution of a Repeated Fast Wireless Burst Source » par D. Li, P. Wang, W. W. Zhu, B. Zhang, XX Zhang, R. Duan, Y. K. Zhang, Y. Feng, NY Tang, S. Chatterjee, JM Cordes, M. Cruces, S. Dai, V. Gajjar, G. Hobbs, C. Jin, M. Kramer, DR Lorimer, C. Miao, C. Niu, JR Niu, ZC Pan, L. Qian, L. Spitler, D. Werthimer, G. Q. Zhang, F. Y. Wang, XY Xie, Y. L. Yue, L. Zhang, Q. J. Zhi et Y. Zhu, 13 octobre 2021 Disponible tempérer la nature.
DOI : 10.1038 / s41586-021-03878-5

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Jacinthe Poulin

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