La polarisation dépendante de la fréquence des sursauts radio rapides répétés révèle leur origine

Le degré de polarisation linéaire des sources FRB est cohérent avec la diffusion RM. Crédit : NAOC

Les sursauts radio rapides (FRB) sont les transitoires astronomiques les plus brillants d’une durée d’une milliseconde dans les bandes radio d’origine encore inconnue.

La polarisation des FRB contient des informations cruciales sur leur environnement. Les mesures de polarisation haute fidélité des FRB sont donc importantes pour comprendre leur origine.

Une équipe de recherche dirigée par le Dr. Li Di des observatoires astronomiques nationaux de l’Académie chinoise des sciences (NAOC) a analysé les propriétés de polarisation de cinq sources FRB répétitives à l’aide du radiotélescope sphérique à ouverture de cinq cents mètres (FAST) et du télescope Robert C. Byrd Green Bank ( GTB).

L’étude a été publiée dans La science le 18 mars.

Combinées à un ensemble diversifié de données existantes, ces observations révèlent une évolution systématique des fréquences, à savoir une dépolarisation vers des fréquences plus basses, qui peut être bien décrite par un seul paramètre, à savoir la diffusion par mesure de rotation (RM) (σRM).

Une telle description unifiée des FRB répétitifs indique un environnement complexe à proximité et/ou autour des sources d’éclatement, qui pourrait être un résidu de supernova, une nébuleuse de vent pulsar ou un plasma à proximité de trous noirs massifs.

FRB 121102, la première source FRB répétitive, possède un haut degré de polarisation avec un RM extrêmement grand correspondant, qui est un produit de la densité électronique et de l’intensité du champ magnétique le long de la ligne de visée.

Selon une étude publiée dans Nature en 2021, sur une période de 50 jours en 2019, FAST a détecté 1 652 impulsions, mais aucune polarisation n’a été détectée dans ce trésor. “La non-détection de la polarisation linéaire est une norme plutôt qu’une exception avec FAST dans sa bande entre 1,0 et 1,4 GHz, malgré sa sensibilité inégalée”, a déclaré le Dr. Li Di, l’auteur correspondant des deux articles.

L’équipe a également continué à surveiller d’autres répéteurs actifs avec FAST. “Nous avons été très intrigués par le manque de polarisation dans la plupart de nos observations. Plus tard, lorsque nous avons systématiquement examiné ces FRB avec d’autres installations majeures dans d’autres bandes de fréquences, en particulier celles plus élevées que celle de FAST, une image unifiée a émergé “, a déclaré le premier auteur de l’article, le Dr. Feng Yi, actuellement scientifique au sein du laboratoire national du Zhejiang.

Dans une analyse combinée avec d’autres données publiées s’élevant à un total de neuf FRB répétitifs et 12 FRB à rafale unique, les chercheurs ont pu décrire quantitativement la dépolarisation vers les basses fréquences sur la base d’une image physique simple, à savoir la diffusion RM multi-chemins. En raison de la densité électronique inhomogène devant et/ou autour des FRB, le signal impulsionnel arrivant à un instant donné peut contenir des photons radio qui ont parcouru des chemins différents. En conséquence, le signal d’impulsion perd une partie / la totalité de sa polarisation car les photons sont agrégés par le récepteur du télescope.

Un tel effet est plus important sur les photons/ondes lumineuses de plus grande longueur d’onde (fréquence plus basse) et donne lieu aux écarts apparents entre les télescopes. En particulier, cela explique pourquoi la polarisation n’a pas été détectée à FAST.

Une explication aussi simple, avec un seul paramètre libre, représente une étape majeure vers une compréhension physique de l’origine des FRB répétitifs. La valeur numérique de la diffusion RM varie selon les répéteurs, avec ceux avec un plus grand σRM tendance à être plus actif et avec des signes d’un environnement plus complexe. Yang Yuanpei de l’Université du Yunnan a dirigé les efforts de développement du modèle court. Une tendance similaire peut être trouvée dans les non-répéteurs, bien que de telles informations multi-bandes pour les non-répéteurs n’aient pas été obtenues en raison de difficultés techniques.

“Ces FRB extrêmement actifs pourraient constituer une population distincte. Nous commençons à voir la tendance évolutive des FRB, avec des sources plus actives dans des environnements plus complexes représentés par un σ plus grand.RM étant des explosions plus jeunes “, a déclaré le Dr Li.


FAST capture des rafales radio rapides lointaines de la jeunesse de l’univers


Plus d’information:
Yi Feng et al, Polarisation dépendante de la fréquence des sursauts radio rapides répétés – Implications pour leur origine, La science (2022). DOI : 10.1126 / science.abl7759. www.science.org/doi/10.1126/science.abl7759

Fourni par l’Académie chinoise des sciences

Citation: La polarisation dépendante de la fréquence des sursauts radio rapides répétés révèle leur origine (17 mars 2022) récupéré le 17 mars 2022 sur https://phys.org/news/2022-03-frequency-dependent-polarization-fast-radio-reveals. html

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