Atelier FRB et Neutrinos
Salle Planck
IAP
Atelier “Observations, analyses et modélisations des FRB dans un cadre d’astronomie multi-messagers”
Objectif : constituer une base de chercheurs et de chercheuses volontaires pour s’impliquer dans la mise en place de ces études.
Crédits: Futselaar / ASTRON / Tendulkar / R. Dallier
Depuis leur découverte, les sursauts radio rapides (FRB) suscitent pléthore d’interrogations et impliquent une communauté internationale de plus en plus nombreuse et de plus en plus active, regroupée autour d’instruments et de programmes de détection dédiés ou non. Jusqu’à récemment, les observations et recherches de nouvelles sources se sont essentiellement effectuées aux hautes (> GHz) ou moyennes (> 400 MHz) fréquences. La mise en service de radiotélescopes décamétriques de nouvelle génération comme LOFAR aux Pays Bas, MWA en Australie ou NenuFAR en France a ouvert l’exploration aux basses fréquences (< 100 MHz) sans toutefois permettre à l’heure actuelle la détection de nouvelles sources ni – hormis une détection prometteuse par LOFAR à 130 MHz - la confirmation absolue de l’existence du signal à ces fréquences. A l’échelle française, nous souhaitons fédérer une communauté intéressée par ce sujet pour poursuivre, notamment autour de NenuFAR, les observations déjà engagées à basse fréquence et préparer de nouvelles méthodes de détection, ainsi que d’amplifier les efforts déjà initiés sur les modèles de sources. Concernant ce dernier point nous souhaitons orienter les recherches autour des observations multi-messagers, motivées en particulier par l’observation conjointe en rayons X et sursauts radio rapides du magnétar galactique SGR-1935+2154, ce qui nécessite de développer les modèles d’émission pouvant inclure la production de gamma de haute énergie et de neutrinos. Ces modélisations trouveraient assurément des débouchés pour le pilotage des analyses des télescopes à neutrinos comme KM3NeT, qui nécessitent de faire des hypothèses sur les modèles d’émission de particules par les sources afin de mieux contraindre la fenêtre temporelle de recherche d’événements neutrinos et les méthodes d’analyses les mieux adaptées.
L’étude des FRB dans une optique d’observations multi-messagers est un exemple typique de la réunion de communautés très différentes, allant de la radioastronomie jusqu’aux astroparticules, en passant par les développements théoriques de modèles de sources et leurs émissions multi-messagers. Les outils et méthodes maîtrisés par une communauté, tant du point de vue instrumental que de l’analyse des données, sont souvent mal connus des autres spécialistes. Les contraintes expérimentales et les méthodes d’analyse ne sont pas les mêmes que l’on travaille aux hautes fréquences, telles que celles du NRT, aux basses fréquences, comme sur LOFAR et NenuFAR, ou encore en astronomie neutrino, telle que sur KM3NeT. La communauté française ayant un accès privilégié à ces 4 instruments, il nous a semblé important de réunir les spécialistes de chaque domaine afin que cet atelier soit l’occasion pour tous les participants et participantes de découvrir ou approfondir l’état des connaissances sur les différents thèmes relatifs aux FRB et apprendre des autres communautés quelles sont leurs contraintes et limites observationnelles. Chaque thème sera introduit par un exposé sur l'état de l'art (tant du point de vue des observations que des modèles ou des méthodes instrumentales et d’analyse des données), puis un temps d'échange collectif devra permettre de définir les questions à aborder lors des tables rondes de fin de journée afin de favoriser l'émergence de propositions techniques, de mise en place de groupes de travail - voire de collaborations, ou d'idées nouvelles à développer.
L’atelier est organisé sur 2 journées pour le succès desquelles il est souhaitable que tout le monde assiste en intégralité. A tout seigneur, tout honneur, les FRB ayant par définition été découverts en radioastronomie, la première journée sera l’occasion de rappeler les circonstances de ces découvertes, les observables et hypothèses concernant ces sources, les contraintes expérimentales (fonctionnement des radiotélescopes) et la manière d’analyser les données. Le même schéma sera déployé en seconde journée, avec un état des lieux des modèles de sources susceptibles d’émettre des neutrinos et des FRB, une introduction au fonctionnement d’un télescope à neutrinos (KM3NeT) et aux méthodes d’analyses de données, illustrées par un exemple sur une étude en cours.
Chacune des deux journées se terminera par une "table ronde" nourrie des observations, remarques et questions posées lors des présentations introductives. Le but final est de faire émerger des axes de travail communs entre tout ou partie des participants et, si possible, d'engager des collaborations entre eux ainsi que des programmes d'observations communs entre les instruments concernés.
Cet atelier a été financé grâce au soutien de l'Action Spécifique SKA-LOFAR du CNRS.