À l’écoute de l’Univers

Etienne Plamondon Emond Collaboration spéciale
L'astrophysicienne Victoria Kaspi se trouve aujourd'hui à l'avant-poste dans la traque des sursauts radio rapides.
Photo: Fabrice Gaëtan L'astrophysicienne Victoria Kaspi se trouve aujourd'hui à l'avant-poste dans la traque des sursauts radio rapides.

Ce texte fait partie du cahier spécial Recherche universitaire

Dans son bureau de l’Institut spatial de McGill, dont elle est la directrice, Victoria Kaspi me montre des graphiques. Il s’agit de sursauts radio rapides, plus connus sous leur dénomination en anglais, fast radio burst ou FRB. Ces brèves impulsions d’ondes radio, produites à l’extérieur de notre galaxie, durent moins de 5 millisecondes. Nul ne sait ce qui provoque ces signaux et ils intriguent ainsi la communauté scientifique depuis leur découverte il y a moins de 15 ans.

Victoria Kaspi se trouve aujourd’hui à l’avant-poste de leur traque. Elle me présente d’autres sursauts radio rapides qu’elle a enregistrés. « C’est comme quand on présente ses enfants et qu’on veut montrer toutes nos photos, lance-t-elle en réfrénant son enthousiasme. Je vais m’arrêter ici, parce qu’après un moment, il y en aura trop. » Il faut dire qu’elle en a trouvé beaucoup. Entre 2007 et 2017, l’ensemble des chercheurs de la planète en avait repéré une trentaine. Depuis la mise en service en 2018 du radiotélescope CHIME, situé dans la vallée de l’Okanagan en Colombie-Britannique, son équipe en a trouvé des centaines. « Plus de 700 selon notre compte officiel, précise-t-elle. Mais le télescope fonctionne toujours, et chaque jour est une nouvelle journée. »

 
Photo: CHIME Collaboration Le radiotélescope CHIME, situé dans la vallée de l’Okanagan en Colombie-Britannique

Un nouvel instrument au bon moment

Chercheuse principale du projet sur les sursauts radio rapides lié au télescope CHIME, Victoria Kaspi pilote une équipe de 60 scientifiques répartis à travers le Canada pourpercer leurs secrets. En raison de son rôle et de ses avancées, la prestigieuse revue Nature l’a placée en décembre dernier dans sa liste de dix personnalités du monde qui ont été importantes pour la science en 2019.

Car si CHIME constitue le fer de lance de la chasse aux sursauts radio rapides, c’est en grande partie grâce à l’implication active de l’astrophysicienne dans sa conception.

Après ses découvertes majeures au sujet des étoiles à neutron, plus particulièrement celles appelées magnétars, un nouvel horizon de recherche s’ouvre à elle en 2007. Cette année-là, des chercheurs décèlent un premier sursaut radio rapide dans lesdonnées du radiotélescope de Parkes, en Australie. « C’était si étrange et si surprenant », se rappelle Victoria Kaspi. Une autre équipe en distingue quatre autres en 2013 à l’aide du même instrument. En 2014, Victoria Kaspi et son équipe de rechercheinternationale sur les pulsars en détectent un à leur tour avec les données récoltées deux ans auparavant par l’observatoire Arecibo, à Porto Rico. Elle démontre ainsi que le phénomène est réel, et non le fruit d’une défaillance de l’observatoire de Parkes.

À la même époque, le radiotélescope CHIME est en train de se construire. Cet instrument, érigé par l’Université McGill, l’Université de Toronto, l’Université de la Colombie-Britannique et le Conseil de recherches en sciences naturelles et engénie du Canada, visait d’abord à observer les ondes émises par l’hydrogène. C’est ce qui explique l’acronyme CHIME, pour Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment. Son but premier ? Étudier l’expansion de l’Univers. Mais l’appareil apparaît aussi tout indiqué pour faire le guet des sursauts radio rapides. Contrairement à la plupart des télescopes qui bougent pour cibler un endroit précis dans la voûtecéleste, celui-ci reste immobile. Il scrute ainsi une grande portion du ciel sur un large spectre de fréquences radio. Il semble donc parfait pour saisir à la volée ces événements qui peuvent surgir en un éclair de n’importe où et à n’importe quel moment.

Rapides et mystérieux

Cette infrastructure a permis de démontrer que plusieurs sursauts radio rapides se répètent. En 2016, la professeure avait observé que celui de 2014 avait émis dix nouvellesimpulsions. Dans Nature en 2019, son équipe a décrit un deuxième sursaut, observé cette fois avec CHIME. Ce télescope a depuis détecté 18sources de signaux récurrents. « Nous résolvons un casse-tête une pièce à la fois, explique la chercheuse.

Quand nous en avons trouvé qui se répétaient, c’était une énorme pièce, car cela signifie qu’il y a une source d’énergie qui leur permet de se reproduire plusieurs fois. »

Les sursauts radio rapides se répètent-ils tous ? Plusieurs événements différents peuvent-ils produire de telles impulsions d’ondes radio ? L’astrophysicienne espère que CHIME lui permettra de répondre à ces questions. Néanmoins, même si on ne trouve jamais leur cause, ellesouligne que l’on pourra tout de même les utiliser.

« Les ondes radio qui arrivent jusqu’à la Terre transmettent aussi de l’information sur la façon dont ils se sont rendus jusqu’à nous et sur ce qu’il y avait entre nous et leur source. » Les signaux sont par exemple reçus sur Terre sur plusieurs fréquences avec des délais différents.Cette dispersion des ondes radio indique si le signal a traversé ou non des amas de galaxies avant d’être capté. « C’est donc un nouvel outil pour étudier la structure de l’Univers. »