Des ondes radio interceptées depuis l'espace et émises par une balise cosmique !

Ce ne sont pas des phares tels que nous les connaissons, mais ils émettent de la lumière comme s'ils en étaient. Il s'agit d'objets stellaires de diverses natures qui émettent un faisceau lumineux rotatif qui, s'il est correctement aligné, peut intercepter périodiquement la Terre.

Impression d'artiste du système stellaire composé d'une étoile naine M et d'une étoile naine blanche qui produit un effet de balise responsable du signal radio périodique intercepté sur Terre. Crédit : Daniëlle Futselaar/artsource.nl

Parmi les nombreux phénomènes fascinants de la nature figure celui des transitoires. En explorant le ciel avec des télescopes, on peut observer des augmentations soudaines de luminosité dans des directions complètement différentes du ciel étoilé.

Les astronomes tentent de comprendre la nature de ces éclats de lumière soudains depuis des décennies, mais surtout depuis le début des programmes d'observation systématique de l'ensemble de la voûte céleste.

Phénomènes transitoires

Ces augmentations de luminosité peuvent durer très peu de temps, par exemple quelques fractions de seconde. On sait que de nombreux phénomènes différents peuvent produire des transitoires.

Mais nous voulons parler d'une typologie particulièrement intéressante, car ces éclairs lumineux se répètent avec une régularité absolue pendant un certain temps, puis disparaissent, pour réapparaître avec la même régularité au bout d'un certain temps, peut-être des années.

C'est ce qu'on appelle les transitoires sporadiques. La découverte de l'un de ces phénomènes transitoires sporadiques par une équipe internationale de chercheurs dirigée par Iris de Ruited, de l'université de Sydney, a été publiée dans la revue Nature Astronomy.

Quel est le mécanisme qui produit l'effet de phare ?

Ces astronomes ont observé des flashs lumineux (en réalité des flashs d'ondes radio) dans une direction précise du ciel, durant environ une minute et se répétant exactement toutes les 125,5 minutes. Ils les ont découverts à l'aide d'un radiotélescope, un télescope radiosensible appelé Low-Frequency Array (LOFAR).

En creusant davantage, à l'aide d'autres télescopes et de divers instruments, ils ont découvert que dans la direction d'où proviennent ces éclairs se trouve un système stellaire évolué formé d'une paire d'étoiles liées l'une à l'autre par la gravitation.

Le système, appelé ILT J1101+5521, est composé d'une étoile naine M (c'est-à-dire une étoile de masse inférieure à celle du Soleil et plus froide) et d'une naine blanche.

Les naines M sont parmi les étoiles qui vivent le plus longtemps dans l'Univers, car elles évoluent très lentement. Les naines blanches constituent le stade final de l'évolution des étoiles semblables au Soleil (le destin du Soleil est de devenir une naine blanche). Ce sont des objets compacts et peu lumineux qui se refroidissent progressivement parce qu'il n'y a plus de réactions de fusion thermonucléaire en leur sein.

En observant avec le spectrographe du télescope MMT (Multiple Mirror Telescope, 6,5 mètres de diamètre) situé sur le Mont Hopkins en Arizona, les chercheurs ont pu déterminer la nature des deux étoiles (précisément une naine M et une naine blanche) et mesurer leur période orbitale, c'est-à-dire le temps qu'il leur faut pour effectuer une orbite complète l'une autour de l'autre.

Représentation schématique de l'effet de phare. L'étoile émet un faisceau lumineux en rotation. Si ce faisceau est aligné avec la Terre, il est observable ; mais s'il est même légèrement désaligné (comme le montrent les lignes jaunes), il ne croise pas la Terre et donc, même s'il existe, il n'est pas visible depuis la Terre.

A leur grande surprise, ils ont découvert que la période orbitale coïncide exactement avec l'intervalle de temps entre les éclairs périodiques, soit 125,5 minutes.

Imaginer deux étoiles en orbite l'une autour de l'autre en seulement deux heures est difficile quand on sait que Mercure, par exemple, met 88 jours pour tourner autour du Soleil.

Le mystère révélé

La coïncidence entre la période orbitale et la période des sursauts radio a ouvert la voie à la compréhension de la nature de ce type de transitoire. Ce qui a été découvert, c'est une sorte d'effet de phare, bien connu des astronomes. Les deux étoiles sont synchronisées, c'est-à-dire qu'elles tournent autour d'elles-mêmes à la même période qu'elles tournent l'une autour de l'autre.

L'interaction magnétique entre les deux étoiles génère un puissant faisceau d'ondes radio qui, tel un phare, tourne à la même période que l'étoile (125,5 minutes dans notre cas). À chaque rotation, c'est-à-dire toutes les 125,5 minutes, il projette sa lumière vers la Terre. Le faisceau étant très étroit, le flash lumineux n'éclaire la Terre que pendant une minute.

Toutefois, comme l'interaction du champ magnétique change avec le temps, ce phénomène se reproduira à l'avenir et est donc considéré comme sporadique.

Il existe d'innombrables objets de ce type dans l'Univers. Cependant, comme ils sont orientés de manière aléatoire, leurs rayons sont projetés dans des directions aléatoires. Seuls quelques-uns, comme ILT J1101+5521, sont alignés avec la Terre et sont donc visibles.

Référence de l'article :

Sporadic radio pulses from a white dwarf binary at the orbital period. de Ruiter, I.. et al. Nat Astron (2025). https://www.nature.com/articles/s41550-025-02491-0