Un lien surprenant découvert entre les sursauts radio rapides et les tremblements de terre – Physics World

Des chercheurs japonais ont découvert des similitudes frappantes entre le comportement statistique des sursauts radio rapides (FRB) répétés et les tremblements de terre.

Les FRB sont des sursauts brefs et intenses d’ondes radio provenant de l’extérieur de notre galaxie. Bien que ces sursauts durent généralement quelques millisecondes, les astronomes ont également découvert des sursauts mille fois plus court.

Les FRB sont globalement divisés en deux catégories : les sources FRB répétitives et les FRB « ponctuels », qui ne se sont pas encore répétés. La question de savoir si toutes les sources FRB se répètent reste une question ouverte.

Dans leur étude, les astrophysiciens Tomonori Totani et Yuya Tsuzuki de l'Université de Tokyo ont utilisé un ensemble de données de 7000 XNUMX sursauts provenant de trois sources répétitives. Les données ont été prises par des radioastronomes utilisant le Arecibo observatoire à Porto Rico et T sphérique à ouverture de cinq cents mètrestélescope dans le sud-ouest de la Chine.

L’une de ces sources – FRB20121102A – se trouve à plus de trois milliards d’années-lumière et a été le premier répéteur FRB découvert.

Le duo a constaté que les temps d’arrivée des sursauts de FRB20121102A montraient un degré élevé de corrélation, avec beaucoup plus de sursauts arrivant à moins d’une seconde d’intervalle que ce à quoi on pourrait s’attendre si la génération des sursauts était complètement aléatoire. Cette corrélation s’est estompée à des échelles de temps plus longues, les rafales espacées de plus d’une seconde arrivant de manière complètement aléatoire.

Ils ont établi des similitudes avec ce comportement : les tremblements de terre produisent des répliques secondaires dans les heures ou les jours qui suivent une secousse, mais deviennent ensuite complètement imprévisibles une fois qu'un épisode de répliques est passé.

De plus, ils ont constaté que le taux de ces « répliques » FRB suit la même loi Omori-Utsu qui caractérise l’apparition de répliques sismiques sur Terre. La loi stipule que peu de temps après un grand tremblement de terre, le taux des répliques reste constant sur une brève période de quelques minutes à quelques heures, après quoi le taux de répliques diminue, décroissant à peu près à l'inverse du temps écoulé depuis le choc principal.

Ils ont constaté que chaque explosion avait 10 à 50 % de chances de produire une réplique, selon sa source. Cette probabilité est restée constante, même lorsque l'activité FRB a soudainement augmenté au cours d'un épisode donné. Les tremblements de terre présentent des comportements similaires, leurs taux de répliques restent constants même si l'activité sismique globale change au sein d'une région.

Il existe cependant une différence majeure entre les FRB et les tremblements de terre. Alors que les répliques sismiques ont tendance à être systématiquement plus faibles que le choc principal, les FRB corrélés dans le temps ont des énergies complètement décorrélées. Cela signifie que pour les FRB, il n’existe pratiquement aucune différence entre un « pré-choc » et une « réplique », car le choc principal ne ressort pas.

Dans une galaxie loin, très loin

Totani souligne cependant que cela pourrait être dû à la plage dynamique limitée des données FRB par rapport aux tremblements de terre : la plupart des FRB sont très faibles, étant à peine au-dessus de la limite de détection.

Parmi les nombreuses théories expliquant l'origine des FRB, les magnétars – étoiles à neutrons dotées de champs magnétiques exceptionnellement puissants – sont devenus une option leader.

En effet, la croûte solide des étoiles à neutrons, qui entoure un noyau superfluide, peut soudainement libérer les contraintes accumulées par les séismes stellaires qui conduisent ensuite à des FRB, tout comme les plaques tectoniques produisent des tremblements de terre lorsqu'elles se déplacent autour du manteau liquide terrestre. Ainsi, « il était plutôt naturel de comparer les FRB répéteurs et les tremblements de terre », a déclaré Totani. Monde de la physique.

Les astronomes annoncent la capture des sursauts radio rapides les plus courts jamais découverts

Le travail s’ajoute également aux conclusions précédentes de astronomes en Chine en 2018 qui a montré que le Loi sismique de Gutenberg-Richter pourrait être appliqué à la distribution d’énergie des FRB. La loi exprime une relation entre le nombre total de séismes attendus au-dessus d'une certaine énergie dans un temps et un lieu donnés.

En effet, même si les FRB peuvent sembler inoffensifs comparés aux tremblements de terre, ils sont tout sauf inoffensifs. Le FRB le plus faible jamais détecté il libère toujours plus d'un milliard de fois plus d'énergie que la magnitude 9.5 Séisme de Valdivia en 1960 au Chili – le tremblement de terre le plus puissant jamais enregistré.

Il existe également des FRB qui sont 10 millions de fois plus puissants, comme l'ont rapporté les radioastronomes australiens. mercredi lorsqu’ils ont découvert un FRB qui a mis environ huit milliards d’années pour atteindre la Terre – la plus grande explosion jamais détectée.

Totani prévoit désormais d'appliquer des modèles mathématiques issus des études sismiques aux données FRB, dans l'espoir de découvrir des indices sur les propriétés de la matière nucléaire dans les étoiles à neutrons.

La recherche est décrite dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.

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• La source: https://physicsworld.com/a/surprising-link-discovered-between-fast-radio-bursts-and-earthquakes/