Essayez de distinguer le rythme d'un tambour lointain à travers le vacarme d'un chantier. Les méthodes habituelles cherchent un « boum-boum-boum » régulier, mais si le batteur joue de manière irrégulière, avec des coups secs et des pauses, elles risquent de ne rien remarquer. C'est à peu près ainsi que les astronomes cherchaient des signaux périodiques dans l'émission des blazars — des noyaux actifs de galaxies lointaines qui projettent vers nous de puissants jets de particules. L'approche standard supposait que la luminosité varie comme une onde lisse, mais les données réelles montrent souvent des sursauts asymétriques et des pics localisés.
Une équipe de scientifiques a pris un échantillon de 100 blazars, suivis par le télescope Fermi-LAT à haute fréquence — un point par semaine. D'abord, ils ont retiré la tendance lente de luminosité à l'aide d'une analyse en spectre singulier, puis ils ont appliqué une analyse périodogrammique rapide par gabarits. Au lieu d'un seul gabarit sinusoïdal, ils en ont utilisé trois : une sinusoïde, un sursaut gaussien et un gabarit asymétrique empirique, construit à partir des données du blazar connu PG 1553+113. Cela a permis d'entendre des rythmes qui se perdaient auparavant à cause de la fuite spectrale — un effet où un signal non sinusoïdal se disperse sur les fréquences.
Ensuite, un classificateur automatique « Forêt aléatoire », entraîné sur 50 000 courbes de lumière simulées, est entré en jeu. Il distinguait la véritable structure périodique du bruit rouge aléatoire, qui imite souvent la périodicité. Au final, neuf candidats ont été trouvés avec un niveau de significativité supérieur à 3σ. Trois d'entre eux, dont PG 1553+113, ont été détectés par tous les gabarits. Six autres étaient supprimés lors de la recherche sinusoïdale standard, mais sont apparus avec les nouveaux gabarits. Cinq de ces six ont été rejetés par l'analyse automatique en raison d'une instabilité de phase. Le candidat restant, PKS 1424-418, a montré une périodicité structurellement stable de 4.8 ans avec une significativité locale de 3.76σ — environ 2.4σ en tenant compte du facteur d'échantillonnage de 100 sources.
Cette approche — une combinaison de gabarits sensibles à la forme du signal et d'une vérification automatique — ouvre la voie à la détection de rythmes à sursauts qui échappaient auparavant aux recherches harmoniques traditionnelles. C'est comme si nous avions enfin réglé le récepteur sur la bonne fréquence et entendu une mélodie douce mais régulière dans le bruit cosmique.
Les blazars sont parmi les sources de rayons gamma les plus brillantes et constantes de l'Univers. Leurs jets sont dirigés presque directement vers la Terre, ce qui nous permet de voir une émission amplifiée par des effets relativistes.
Dans le roman « Contact » de Carl Sagan, le signal d'une civilisation extraterrestre a d'abord été pris pour une impulsion périodique d'un pulsar, jusqu'à ce qu'on remarque sa structure complexe — c'est à peu près ainsi que les astronomes cherchent des rythmes cachés dans le bruit.