Le phare qui se tait, mais qui éclate ✛

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La nuit, sur le rivage, se dresse un phare. Sa lampe est éteinte presque tout le temps, mais une fois tous les quelques jours, pendant une fraction de seconde, il émet un éclat si puissant que sa lumière est visible au-delà de l'horizon. C'est exactement le comportement de PSR J2108+5055 : une étoile à neutrons de notre Galaxie qui se tait pendant des années, puis émet une seule impulsion radio capable d'éclipser des constellations entières.

Pendant trois ans, le télescope canadien CHIME a écouté le ciel à la recherche de sursauts radio rapides et, au passage, a enregistré tout ce qui se passait dans son champ de vision. En octobre 2022, une étrange impulsion unique est apparue dans les données. Puis une autre. Puis encore une. Au total, sur trois ans, 2275 sursauts ont été accumulés, mais ils ne ressemblaient pas à un signal périodique de pulsar : entre les sursauts, des heures, des jours, des semaines pouvaient s'écouler. L'étoile évoquait moins un métronome qu'une machine à loterie qui ne s'active presque jamais, mais quand elle s'active, elle décroche le jackpot.

Pour comprendre de quelle étoile il s'agit, les astronomes ont dû faire preuve de patience. Chaque impulsion est comme une empreinte digitale : elle révèle la quantité de matière rencontrée par l'onde radio en chemin, la rotation de l'étoile, son champ magnétique. En additionnant les 2275 sursauts, les scientifiques ont reconstitué un modèle précis de rotation : période de 0,495 seconde, âge d'environ 12 millions d'années, champ magnétique de 5,8×$10^{11}$ gauss. L'étoile s'est avérée être un transient radio tournant, un type rare de pulsar qui ne se manifeste que par des impulsions uniques.

Mais le plus surprenant, c'est la luminosité. Au pic, l'étoile émet dans le domaine radio avec une puissance quatre ordres de grandeur supérieure à celle des pulsars ordinaires. Pourtant, elle ne le fait que 0,002% du temps. Pour reprendre la métaphore du phare : la lampe brille pendant un dix-millième de seconde par jour, mais à cet instant, sa lumière est visible à l'autre bout de la galaxie. Un tel régime de fonctionnement ne correspond à aucun des modèles habituels : l'étoile n'est pas un magnétar, elle n'a pas de champ magnétique surpuissant, et pourtant ses sursauts sont comparables aux émissions des objets les plus extrêmes de l'Univers.

Pourquoi ces « phares silencieux » n'ont-ils pas été découverts plus tôt ? La réponse est simple : les relevés du ciel précédents n'observaient chaque point que trop brièvement. Si un télescope écoute une région du ciel pendant une minute et que l'étoile ne s'illumine qu'une fois par mois, la probabilité de la détecter est d'une sur quarante mille. Le travail de CHIME montre qu'il pourrait exister toute une population de tels objets dans la galaxie, simplement nous ne les voyons pas. Maintenant que le premier spécimen a été trouvé, les futurs relevés à accumulation longue pourront chercher délibérément ses semblables.

PSR J2108+5055 n'est pas seulement un recordman. C'est la preuve que les étoiles à neutrons savent encore surprendre après un demi-siècle d'observations. Le phare qui se tait, mais qui éclate, rappelle que l'Univers recèle encore de nombreux recoins sombres où se cachent des sources invisibles pour nos anciens instruments. Et chaque nouveau télescope, doté d'une oreille plus patiente, peut allumer une nouvelle lumière.