Le FAST (radiotélescope sphérique de 500 mètres d’ouverture) est devenu l’étoile montante de la radio-astrophysique. D’autant plus après la découverte de son premier pulsar milliseconde.

Des chercheurs des Observatoires astronomiques nationaux de Chine de l’Académie chinoise des Sciences ont annoncé en avril 2018 la découverte, par FAST, de son premier pulsar milliseconde – pulsar dont la période de rotation est de l’ordre d’une à dix millisecondes –, situé à 4000 années-lumière de la Terre. Il s’agit de l’une des découvertes les plus importantes jamais réalisées par le radiotélescope dans l’étude des pulsars.

Selon une annonce de l’Académie chinoise des Sciences, l’équipe du projet FAST avait pu, grâce aux données publiées par le FAST Early Science Data Center, situé à l’université Normale de Guizhou, détecter plusieurs dizaines de pulsars potentiels.

La collaboration internationale, et notamment l’utilisation du radiotélescope australien Parkes d’un diamètre de 64 mètres, avait permis d’observer puis d’authentifier un certain nombre de pulsars, dont le J1859-0131, situé à environ 16 000 années-lumière de la Terre et d’une vitesse de rotation de 1,83 seconde, ainsi que le pulsar J1931-01, situé à près de 4100 années-lumière et d’une vitesse de rotation de 0,59 seconde.

Malgré le fort intérêt qu’il suscite, le radiotélescope FAST n’en oublie pas de s’atteler à sa tâche. Le 27 février dernier, il a fait sa première découverte d’un pulsar milliseconde en suivant les rayons gamma 3FGL J0318.1+0252 émis à intervalles réguliers par l’objet céleste.

Pour étayer cette découverte, une collaboration entre FAST et différents acteurs internationaux a été lancée ; l’objet a alors de nouveau été observé grâce à l’utilisation de Fermi-LAT, télescope spatial destiné à l’étude des rayons gamma de haute énergie émis par les objets célestes. Le 18 avril, la communauté scientifique internationale a authentifié l’existence du premier pulsar milliseconde découvert par FAST.

C’est au terme d’une heure d’observation par un récepteur à bande ultra-large qu’a été mis au jour l’objet, numéroté J0318+0253, qui se situe à une distance estimée à 4000 années-lumière et effectue des rotations à une vitesse de 5,19 millisecondes. Il pourrait bien s’agir du pulsar milliseconde émetteur de haute énergie à la plus faible émission en radio découvert à ce jour.

Les laboratoires internationaux de radioastronomie ont conduit de nombreuses recherches sur les pulsars. En juin 2013, aucune des trois observations réalisées par le radiotélescope américain Arecibo n’avait permis d’en détecter. C’est l’analyse temporelle qui a été menée par Fermi-LAT sur les données relatives aux rayons gamma récoltées par FAST qui a permis de confirmer que J0318+0253 était un pulsar milliseconde et de déterminer avec plus de précision sa période de rotation (en millisecondes). Il s’agit du premier résultat concluant obtenu grâce à la coopération entre FAST et Fermi-LAT, et il semblerait bien que ce ne soit que le début d’une longue coopération.

Le pulsar milliseconde est une étoile à neutrons qui tourne très rapidement sur elle-même (de l’ordre de plusieurs centaines de fois par seconde) et émet des ondes gravitationnelles à basse fréquence. Leur étude pourrait permettre de mieux appréhender l’évolution des étoiles à neutrons et comprendre la matière étrange – l’une des composantes possibles de ces étoiles.

La recherche sur les pulsars constitue la base de la détection des ondes gravitationnelles ; il serait en effet possible, en utilisant un réseau de pulsars milliseconde, de détecter ces ondes émises par les trous noirs supermassifs. Ce réseau serait alors composé de dizaines de pulsars émettant des flashs radio à intervalles réguliers.

La mise en place et l’amélioration de cette méthode impliquent toutefois, dans un premier temps, de trouver les pulsars millisecondes. La récente découverte atteste donc du rôle important que joue FAST dans la détection d’ondes gravitationnelles. Les chercheurs du projet pourraient bien, à l’avenir, mettre au jour un nombre bien plus important de pulsars, ce qui ne ferait qu’accroître la performance des réseaux susmentionnés.

Pour Li Kejia, chercheur à l’Institut Kevli d’astronomie et d’astrophysique de l’université de Pékin, cette découverte démontre tout le potentiel du projet FAST dans la recherche des pulsars et met en lumière les hautes performances du télescope. Celui-ci a obtenu d’excellents résultats pendant la phase d’essai. Nombreux sont ceux qui espèrent qu’il permettra, dès sa mise en service officielle, de faire de la Chine l’un des leaders dans le domaine de la radioastronomie.

Xu Renxin, professeur d’astronomie à l’université de Pékin, a déclaré, dans un entretien accordé au quotidien chinois Science et Technology Daily, que la découverte d’un pulsar milliseconde, en plus d’être un événement scientifique majeur, est d’un grand intérêt pout la science du fait de la régularité des flashs radio émis par l’objet. Les découvertes de FAST dans la recherche de pulsars bénéficieront aux chercheurs et ingénieurs du monde entier.

Comme l’a expliqué George Hobbs, chercheur de la Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (organisation fédérale australienne pour la recherche scientifique et industrielle) et membre du Gravitational Waves International Committee (comité de collaboration mondiale dans la recherche sur les ondes gravitationnelles), les résultats de FAST ont été applaudis par la communauté scientifique internationale, qui souhaite resserrer sa collaboration avec les équipes chinoises. Beaucoup espèrent que FAST participera à l’avenir à la détection d’ondes gravitationnelles.

Pour l’heure, le télescope n’en est qu’à sa phase d’essai, qui prendra fin lorsque les objectifs fixés seront atteints. Il pourra alors devenir l’un des télescopes les plus performants du monde.