La nuit du 18 avril 2015 a été agitée pour l’astrophysicien Evan Keane : au beau milieu de la nuit, son téléphone s’est mis à s’agiter dans tous les sens. Tous ses collègues l’appelaient pour lui signaler que le Parkes Radio Telescope, en Australie, venait de détecter un « sursaut radio rapide », ou « fast radio burst » (FRB) : « Evan, réveille-toi ! Il y a eu un FRB ! ». Il fallait faire vite : « Le but était qu’entre le moment où l’onde frappait le téléscope et le moment où on le savait, il n’y ait plus plusieurs mois mais que ce soit instantané », explique Evan Keane à la BBC.

Bingo, on a trouvé d’où vient le sursaut radio

On imagine alors Evan Keane et ses collègues jeter leur pyjama pour aller activer tous les télescopes optiques du coin. Car tout le mystère de ces sursauts radio était là : on en avait déjà enregistré - 16 précisément avaient été constatés par le passé - mais jamais on n’avait pu en déterminer l’origine précise. Cela avait évidemment laissé la place à des théories plus ou moins fumeuses allant jusqu’à de gros textos envoyés par des extraterrestres équipés de téléphones intergalactiques…

Mais cette fois, les astrophysiciens ont été rapides : moins de deux heures après l’enregistrement du sursaut, les plus performants télescopes optiques étaient braqués vers le ciel. Bingo : en suivant la direction d’où venait le signal, ils trouvent la galaxie qui l’a probablement émis. « C’est un événement car pour la première fois on a vraisemblablement identifié la galaxie hôte à l’intérieur de laquelle ce phénomène a eu lieu », explique Aurélien Barrau, enseignant-chercheur au Laboratoire de physique subatomique et cosmologie (CNRS/Université Grenoble Alpes/Grenoble INP).

« Passer de la bizarrerie à la science »

La coupable serait donc une galaxie de forme elliptique située à 6 milliards d’années-lumière de la Terre (une année-lumière correspond à 9.461 milliards de kilomètres). Cette galaxie est large d’environ 70.000 années-lumière et sa masse représente l’équivalent de 100 milliards d’étoiles de la taille du Soleil, précise Evan Keane dans l’étude publiée ce mercredi dans la revue Nature.

« Savoir d’où vient ce sursaut radio permet de passer de la bizarrerie à la science : ce n’est maintenant plus une énigme mais un phénomène physique que l’on peut décrire », s’enthousiasme Aurélien Barrau.

Une collision d’étoiles à neutrons ?

Mais que s’est-il passé dans cette très très très lointaine galaxie pour provoquer une telle perturbation des ondes radio à des milliards d’années lumière ? Là-dessus, il n’y a pas encore de certitude. Plusieurs hypothèses circulent, mais cette fois il est probable que l’on ait affaire à une collision d’étoiles à neutrons. « Le signal a duré très peu de temps, ce fut un sursaut bref, donc cela veut dire que sa source est vraisemblablement très compacte, ce qui est le cas des étoiles à neutrons », explique Aurélien Barrau.

Ce n’est pour le moment que l’hypothèse la plus crédible, mais pour les astrophysiciens ce n’est finalement pas le plus important dans cette observation. « Le scoop, c’est moins le signal que le fait qu’il va pouvoir être utile pour sonder une partie de la matière noire dans l’univers », poursuit Aurélien Barrau. Et la matière noire normale, c’est un sacré mystère. Sa composante faite de particules usuelles représente environ 5 % de l’énergie qui constitue notre univers, soit 10 fois plus que les étoiles.

La recette de la soupe cosmique

Notre onde radio a traversé cette matière noire normale pour arriver jusqu’à nous. Et maintenant qu’on connaît le chemin qu’elle a emprunté, on va pouvoir calculer ce qui l’a retenue pendant le trajet. « En se baladant dans l’espace intergalactique, le sursaut radio a été étalé par les électrons. En mesurant l’étalement du signal, on arrive à mesurer la quantité d’une partie de la matière noire qui nous sépare de la source. On va ainsi pouvoir connaître la répartition et la nature de cette matière noire », explique Aurélien Barrau.

Avec plusieurs sursauts radio qui ne manqueront pas d’être observés dans le futur, on pourrait même établir une carte tridimensionnelle de cette matière noire qui est la composante principale de l’univers. Et mieux connaître la recette de la grande soupe cosmique dans laquelle nous vivons.