Les hypothèses cataclysmiques ont été les premières à être envisagées pour expliquer les FRBs.

Pourquoi a-t-on imaginé de tels scénarios ?

Tout d’abord il faut noter que des hypothèses cataclysmiques ont pu être envisagées car il a été prouvé que les FRBs sont des phénomènes extragalactiques. Ce point a rapidement fait l’unanimité grâce à l’étude de la mesure de dispersion réalisée sur chaque enregistrement de FRB. Les sources de ces signaux radios ont été évaluées à environ 3 milliards d’années-lumière de la Terre. Cette information couplée avec la densité de flux des sursauts radio rapides enregistrés a permis aux scientifiques de se faire une idée de l’énergie intervenant à l’émission des signaux. Et celle-ci est phénoménale.

Essayons de comparer ces éléments avec des valeurs et notions connues. La plupart des signaux radios détectés au quotidien se font dans le cadre de l’étude de pulsars. Ceux-ci sont des étoiles à neutrons à fort champ magnétique tournant très vite sur elles-mêmes et émettant pendant ces rotations des ondes radio. Ces signaux ont des densités de flux de l’ordre du Jansky (notée Jy, cette unité équivaut à 10⁻²⁶ W.m^-2.Hz^-1), voire du MJy pour les super-pulsars.  Les FRBs sont autour du Jy, selon la classification d’Emily Petroff, qui regroupe les caractéristiques de la plupart des FRBs découverts. Or la plupart des pulsars ou super-pulsars détectés ont été situés au maximum à quelques milliers d’années lumières (al) de la Terre. Ils sont dans notre Voie Lactée (diamètre 120 000 al) ou dans les Nuages de Magellan (le plus grand à 163 000 al du Soleil). Ainsi les FRBs seraient situés presque 3 millions d’années-lumière plus loin mais réussiraient à faire parvenir la même énergie. Prenons la Nébuleuse du Crabe située à 6 300 al de la Terre. Elle contient en son centre un pulsar qui rayonne 200 000 fois plus d’énergie que le Soleil. Cela laisse imaginer les énergies mises en jeu dans les phénomènes créant les FRBs. C’est la raison principale qui a incité les astrophysiciens à se tourner vers les hypothèses cataclysmiques.

Une seconde raison est la non-répétition des signaux. Avant la découverte du FRB121102 en 2014, aucun signal ne s’était jamais répété. Ce signal est d’ailleurs le seul à s’être reproduit à l’heure actuelle, malgré des heures d’observations vers les zones d’origine des autres FRBs. Jusqu’alors les hypothèses basées sur un évènement unique étaient très favorisées. Ces hypothèses sont peut-être moins en vogue aujourd’hui, mais certains scientifiques envisagent de plus en plus la possibilité d’avoir deux types de FRBs avec deux catégories de sources distinctes.

« There is no reason to rule out multiple classes of FRBs (Why stop at two? Why not three?), but there is also no reason to jump to more complex explanations, as opposed to saying that all FRBs come from the same mechanism and we have just been unlucky with the others so far. »

Shami Chatterjee, extrait de notre échange par mail, 9 juin 2017.

 

Quels sont les événements catastrophiques envisagés ?

• Les FRBs ont été détectés par hasard lors d’une étude concernant les pulsars. Il est donc logique que les premières hypothèses réalisées soient en lien avec ces éléments, à savoir liées à des étoiles à neutrons. On retrouve cette idée dès 2012 dans les rapports de E. Keane, pour qui la fusion d’étoiles à neutrons semble être une source potentielle. Lorsque deux étoiles à neutrons se retrouvent proches, elles sont attirées l’une par l’autre par gravité. Leurs croûtes se déchirent. L’apport de matière engendré par cette fusion fait que les étoiles s’effondrent sur elles même provoquant parfois la formation d’un trou noir et d’un intense champ magnétique autour. Il y a alors diverses émissions dans le spectre électromagnétique, qui pourraient être à l’origine des FRBs.

Cette vidéo de la NASA montre ce à quoi ressemblerait la collision de deux étoiles de cette sorte.

• Le phénomène des supernovas est aussi une source potentielle de signaux radios très énergétiques. On désigne sous le nom supernova les explosions ou effondrement d’étoiles. Plus précisément, il s’agit soit de l’explosion thermonucléaire de cadavres d’étoiles soit de l’implosion d’une étoile massive. La matière expulsée par l’explosion de la supernova forme une nébuleuse autour de la nouvelle supernova. Lors de ces explosions extrêmement énergétiques, de forts rayonnements lumineux sont émis.

Ces rayonnements électromagnétiques sont à large spectre et donc comprennent des fréquences radios que les télescopes enregistrent.

• La dernière possibilité est l’annihilation de trous noirs, phénomène très controversé, sur lequel il a été difficile de recueillir plus d’informations.