Un éclair radio qui a voyagé pendant environ dix milliards d’années avant d’atteindre nos instruments vient d’être rattaché à son lieu de naissance. D’après Numerama, qui rapporte les travaux, les scientifiques ont combiné plusieurs télescopes et l’observatoire spatial James Webb pour remonter jusqu’à la source de ce sursaut radio rapide : une petite galaxie observée telle qu’elle était trois milliards d’années seulement après le Big Bang. Le résultat compte moins pour sa distance record que pour ce qu’il permet de comprendre d’un phénomène qui reste l’un des grands mystères de l’astrophysique.
Un signal bref, mais un casse-tête de longue date
Les sursauts radio rapides, ou FRB (pour fast radio bursts), sont des impulsions d’ondes radio d’une durée de l’ordre de la milliseconde, mais dont l’énergie est colossale. Le premier a été identifié en 2007, dans des archives du radiotélescope de Parkes, en Australie. Depuis, plusieurs milliers ont été détectés, notamment grâce à des instruments conçus pour les traquer en grand nombre.
Le défi, depuis le début, tient à la localisation. Un sursaut ne dure qu’un instant et, souvent, il ne se répète pas. Pour savoir d’où il vient, il faut pointer le ciel avec une précision suffisante pour repérer la galaxie hôte, puis mesurer la distance de cette dernière. Sans cette identification, impossible de savoir dans quel environnement le signal est né, ni de quel type d’objet il provient.
Ce que change l’identification de la galaxie hôte
Selon Numerama, l’équipe a pu étudier ce sursaut en détail grâce à plusieurs télescopes, puis utiliser James Webb pour observer l’endroit d’où il venait. Le télescope spatial, spécialisé dans l’infrarouge, est particulièrement adapté à l’observation de galaxies très lointaines : à cause de l’expansion de l’Univers, leur lumière est étirée vers des longueurs d’onde plus longues, que Webb capte mieux que la plupart des instruments.
La galaxie ainsi identifiée est décrite comme petite. Cela a son importance. Les galaxies de l’Univers jeune étaient en moyenne plus petites et plus riches en gaz que celles d’aujourd’hui, et elles formaient des étoiles à un rythme soutenu. Retrouver un FRB dans un tel environnement apporte un élément de plus à la discussion sur la nature des objets qui les produisent.
Un indice sur l’origine des sursauts
La piste dominante, depuis plusieurs années, est celle des magnétars, des étoiles à neutrons dotées de champs magnétiques extrêmes. Un épisode a renforcé cette hypothèse : en 2020, un sursaut radio a été détecté dans notre propre galaxie, associé à un magnétar connu. Mais tous les FRB n’ont pas nécessairement la même origine, et la question de savoir si les sursauts qui se répètent et ceux qui ne se produisent qu’une fois relèvent des mêmes mécanismes reste ouverte.
Un sursaut aussi lointain apporte donc une donnée précieuse : il montre que ces phénomènes existent depuis la jeunesse de l’Univers, et qu’ils se produisent dans des galaxies naines en pleine formation d’étoiles. Si les magnétars sont bien en cause, cela suppose qu’ils se formaient déjà à cette époque, ce qui est cohérent avec ce que l’on sait de l’évolution rapide des étoiles massives.
Les sursauts, des sondes de l’Univers invisible
Au-delà du mystère de leur origine, les FRB intéressent les cosmologistes pour une raison pratique. Lorsqu’un signal radio traverse l’espace, il est ralenti de façon inégale selon sa fréquence par les électrons libres du gaz qu’il croise. Cet effet de dispersion permet de mesurer la quantité de matière ordinaire se trouvant entre la source et la Terre.
Or une partie de cette matière dite « baryonique » est difficile à observer directement : elle est diffuse, répartie entre les galaxies. Les sursauts radio, s’ils sont associés à une distance connue, servent donc de sonde pour peser ce gaz invisible. Plus le sursaut est lointain, plus il traverse de matière et plus l’information est riche. C’est ce qui fait la valeur d’un signal ayant voyagé pendant dix milliards d’années.
Une méthode qui repose sur la complémentarité des instruments
Ce résultat illustre une tendance de fond de l’astronomie contemporaine : aucun instrument ne suffit seul. Les radiotélescopes détectent et localisent le sursaut ; les télescopes optiques et infrarouges, au sol et dans l’espace, identifient la galaxie ; les spectres permettent d’en déduire la distance et les propriétés physiques. Le rôle de James Webb, ici, est de pousser cette identification vers des époques où les autres observatoires ne voient presque plus rien.
À mesure que les relevés radio se perfectionnent et que le nombre de FRB localisés augmente, les astronomes espèrent constituer des échantillons assez grands pour distinguer statistiquement les différentes populations de sursauts, comparer leurs environnements et suivre leur évolution au fil de l’histoire cosmique.
Ce que l’on ne sait pas encore
Il faut rester prudent sur la portée d’un cas isolé. Un seul sursaut, même très bien étudié, ne tranche pas la question de l’origine des FRB. Les détails de l’étude, notamment l’énergie du signal, la masse précise de la galaxie hôte ou l’équipe qui l’a menée, méritent d’être consultés dans la publication scientifique elle-même, que le résumé de Numerama ne permet pas de détailler ici.
Ce que ce résultat établit, en revanche, c’est qu’il est possible de relier un signal radio vieux de plus de dix milliards d’années à une galaxie de l’Univers très jeune. C’est une étape de plus vers l’usage des sursauts radio comme outils d’exploration de l’Univers primitif, et un rappel que les questions les plus anciennes du cosmos se résolvent souvent par l’alliance de plusieurs regards.