Le quasar : un des plus grands mystères de l’Univers dévoilé

Le ciel nocturne est rempli de lumières. Beaucoup d’entre elles sont des étoiles qui émettent leur propre lumière et brillent lorsque des planètes tournent autour d’elles. Il existe également, en dehors de notre système solaire, quelques objets extrêmement brillants qui n’émettent aucune lumière de l’intérieur, appelés quasars. Un quasar émet de la lumière rouge de la même manière qu’une étoile typique. Lorsque d’énormes quantités de matière entrent en collision à grande vitesse, d’étranges corps célestes appelés quasars se forment au centre des galaxies.

Les quasars pourraient fournir la clé pour résoudre l’un des plus grands mystères de l’astronomie : D’où venaient les premières étoiles et galaxies de l’univers ? Ils sont censés être d’anciens trous noirs supermassifs qui se sont formés très tôt dans l’histoire de notre univers. La majorité des scientifiques pensent aujourd’hui qu’ils ont été causés par des collisions entre d’autres corps astronomiques, comme des amas ou des superamas de galaxies.

Les quasars, localisés au cœur de nos galaxies ?

Depuis des années, les astronomes étudient intensément les quasars, et aujourd’hui, selon eux, ces objets sont les noyaux très brillants des galaxies dans leurs premières phases. En d’autres termes, un quasar est généralement un type de NAG (noyau actif de galaxie). Les NAG se déclinent en de nombreuses variétés. Chaque NAG a sa propre histoire, bien que pratiquement tous soient assez différents les uns des autres.

Le trou noir supermassif qui se trouve au cœur d’un NAG émet une grande quantité de rayonnement, ce qui se traduit par une puissance extrême. Dans le disque d’accrétion situé aux alentours du trou noir, la matière s’échauffe à des millions de degrés sous l’effet des collisions répétées entre les particules de gaz, de poussière et d’autres matériaux.

Les spirales de matière dans les disques d’accrétion des trous noirs supermassifs sont le produit de particules qui entrent en collision, puis rebondissent les unes sur les autres avant de perdre leur élan. À l’origine, cette matière provenait des énormes nuages de gaz de l’univers, principalement de l’hydrogène moléculaire, qui existaient juste après la le Big Bang. Les quasars, tels qu’ils existaient au début du cosmos, avaient une énorme quantité de matériau en réserve.

Le disque d’accrétion d’un quasar/trou noir chauffe la matière, qui crée ensuite des rayons X, des ondes radio, des rayons ultraviolets et de la lumière visible. En fait, le quasar est si brillant qu’il peut éclipser la lumière d’une galaxie entière. Les quasars sont si éloignés que seul le cœur actif, ou noyau, de la galaxie peut être observé dans la composition du quasar. Depuis la Terre, aucune autre partie de la galaxie n’est visible.

Quelle est la distance des quasars ?

En cas de distance aussi grande que celle qui les sépare de l’univers visible, comment les quasars ont-ils pu produire autant d’énergie ? Même le concept de trou noir a suscité un débat animé à ses débuts. De nombreux scientifiques les rejetaient en tant que simples anomalies mathématiques, en estimant notamment leur existence impossible dans la réalité. La controverse sur le caractère des quasars a persisté jusque dans les années 1970.

Après le développement d’une génération de télescopes terrestres et spatiaux inédits, il fut découvert qu’ils existent à de grandes distances. En effet, les galaxies sont visibles en tant que jeunes galaxies et le stade de quasar est en fait une phase naturelle de leur développement. Après que les trous noirs ont enfin été pris au sérieux par la communauté scientifique, les astronomes ont pu établir l’identité de la puissante créature qui se cache derrière les quasars.

Les trous noirs les plus massifs de l’univers se nourrissent de quantités prodigieuses de gaz dans l’atmosphère et émettent donc d’énormes quantités d’énergie réparties dans tout le spectre. Grâce à cette explication, les quasars sont à la limite de la réalité visible et nous ne les voyons pas de plus près. Comme les jeunes galaxies qui se sont formées juste après le big bang , les quasars ne peuvent pas être détectés près de nous.

L’évolution des galaxies

Les scientifiques supposent que la majorité des grandes galaxies ont connu une « phase quasar » au début de leur vie, peu de temps après leur formation. Si cela s’avère exact, alors, à l’époque où elles manquaient de matière pour continuer à alimenter le disque d’accrétion qui entoure leurs trous noirs, elles ont progressivement perdu leur luminosité. Les galaxies sont entrées en quiescence au cours de cette période, leurs trous noirs centraux souffrant d’un manque de matière active. Pendant un court intervalle de temps, le trou noir au cœur de notre galaxie s’enflamme au passage d’objets, ce qui provoque l’émission de rayons X et d’ondes radio. Un trou noir a suffisamment de puissance pour réduire en morceaux des étoiles complètes afin de pouvoir ensuite les détruire au moment de leur passage à l’horizon des événements.

Bien que les chercheurs comprennent bien comment les galaxies évoluent au fil du temps, des jeunes quasars aux galaxies inactives plus anciennes, les exceptions sont toujours présentes. Par exemple, la Voie lactée est une galaxie pleine de surprises. Récemment, une grande explosion s’est produite au centre de la galaxie, il y a 3,5 millions d’années, appelée l’éruption de Seyfert. Le document aborde l’évolution des galaxies et se concentre sur Sagittaire A. Les scientifiques ont baptisé « bulles de Fermi » d’énormes lobes de plasma surchauffé qui s’étendent sur les pôles galactiques sud et nord. À l’heure actuelle, ces objets ne sont visibles qu’aux longueurs d’onde des rayons gamma et des rayons X, ce qui signifie qu’ils émettent des émissions électromagnétiques extrêmement fortes. Même si les astronomes ont fait ces découvertes, il reste encore beaucoup à apprendre sur l’évolution des galaxies.

La découverte des quasars

La découverte des quasars, en revanche, n’a pas été évidente pour tous les astronomes. Les radioastronomes ont été au départ capables de les identifier à la fin des années 1950 à l’aide de radiotélescopes. Cette découverte a permis de définir des objets stellaires qui émettaient des ondes radio), sans être visibles via des télescopes optiques. À l’époque, de nombreux astronomes ont supposé que ces objets scintillants, brillants et de faible diamètre angulaire étaient des étoiles de la galaxie. Mais après une étude plus approfondie de leurs spectres radio, on s’est rendu compte qu’ils étaient beaucoup plus complexes que prévu.

Au début des années 1960, John Bolton, l’astronome anglo-australien, a observé plusieurs quasars, dont 3C48 et 3C273, qui ont été les deux premiers à être découverts. Lui et ses collègues étaient perplexes en raison de la non visibilité des quasars dans les télescopes optiques. L’objectif des scientifiques: il s’agissait de découvrir la contrepartie optique d’un quasar, un quasar qui soit visible dans un télescope et non pas seulement détectable avec un équipement radio.

À l’époque, les astronomes ne réalisaient pas que les quasars étaient très éloignés ; ils pensaient qu’ils devaient pouvoir les voir depuis la Terre. En 1963, Thomas A. Matthews et Allan Sandage, deux astronomes, ont découvert une faible étoile bleue dans la même zone qu’un quasar connu. En outre, son spectre était entièrement différent de tout ce qu’ils avaient vu auparavant, au point de les laisser perplexes.

Les scientifiques ont utilisé le télescope Hale, qui mesure 5 mètres, pour observer le quasar 3C273 lors du passage derrière la lune. Cet endroit leur a fourni des spectres qui semblaient étranges, ayant des lignes d’émission méconnaissables. Les lignes spectrales montrent aux astronomes quels éléments chimiques sont dans l’objet étudié. Cependant, les quasars étaient absurdes et indiquaient des éléments qui ne devraient pas être là.

Maarten Schmidt, un astronome, a proposé que les lignes d’émission insolites observées dans les spectres des quasars étaient en fait des lignes d’émission classiques qui avaient été décalées vers des longueurs d’onde plus rouges. Les chercheurs se sont alors penchés sur cette problématique. La distance du quasar était à l’origine du décalage vers le rouge. Lorsque la lumière traverse l’univers dans son long voyage vers la visibilité, l’expansion de l’univers a pour effet d’étirer la lumière et de la rendre plus rouge.

Quel phénomène est à l’origine d’un quasar ?

Les quasars comptent parmi les objets les plus fascinants du cosmos. Ces galaxies incroyablement brillantes et actives offrent aux scientifiques une fenêtre unique sur l’univers primitif. En fait, les quasars tirent leur nom de leur apparence. Lorsqu’ils ont été découverts pour la première fois, ils ressemblaient à des étoiles pour les astronomes. Les quasars sont des galaxies jeunes et lointaines. Leur lumière met des milliards d’années avant de pénétrer dans l’Univers, ce qui permet aux astronomes de comprendre leur fonctionnement à l’époque de la naissance de l’Univers. Le quasar J0313-1806, âgé en réalité d’environ 13 milliards d’années, est le plus ancien.

Les quasars sont si brillants en raison de leur extrême activité, qui émet un large éventail d’énergies dans tout le spectre électromagnétique. Les quasars offrent un outil exceptionnel qui facilite l’étude détaillée de l’univers primitif. Les astronomes commencent à peine à gratter la surface de ce que les quasars peuvent nous apprendre sur notre place dans le cosmos. Grâce à l’étude et à l’observation de ces objets étranges, les astronomes commenceront à dévoiler l’histoire et les secrets cachés de l’univers.

Les galaxies de Seyfert

En réalité, il existe des galaxies qui ne sont pas des quasars mais leur centre est brillant et actif. À partir de ces zones, la plupart du reste de la galaxie est clairement visible. Les galaxies de Seyfert sont un exemple de ce type de NAG et ont été nommées d’après Carl Keenan Seyfert, l’astronome qui les a identifiées le premier. Ces galaxies représentent 10 % de toutes les galaxies et se retrouvent dans la plupart des grands types de galaxies. Ces galaxies contenant des quasars sont très jeunes et n’ont pas de structure définie.

Pour mettre cela en perspective, considérez l’immense quantité d’énergie nécessaire pour rendre un objet visible, même depuis les confins de l’espace. Imaginez un marin qui verrait un phare au loin sur un océan entier. La puissance des quasars est mille fois supérieure à la luminosité totale des 200 milliards d’étoiles présentes dans la voix lactée. En étant pratiquement 27 billions de fois plus lumineux que le Soleil, les quasars sont capables de produire un effet aveuglant en cas d’observation directe. Placés aussi près de la Terre que Pluton, les quasars transformeraient tous les océans terrestres en vapeur en quelques secondes.

Conclusion

Les quasars sont des balises lumineuses, semblables à des galaxies, que l’on peut voir de très loin. On pense qu’ils résultent de l’activité d’un trou noir dans une jeune galaxie à la limite de la visibilité… Si les quasars étaient autrefois considérés comme étranges et inexplicables, nous savons aujourd’hui qu’ils ne sont qu’une autre partie de notre incroyable cosmos. Malgré les progrès réalisés dans l’étude des quasars, ces phénomènes spatiaux sont encore loin d’être connus. La complexité de la compréhension des quasars est peut-être due à notre manque de créativité. La quantité d’énergie produite par les trous noirs au cœur des quasars dépasse l’entendement. Les quasars sont également très éloignés de la Terre, ce qui les rend difficiles à étudier. Cependant, de nombreux quasars ont été découverts au cours des dernières années et les chercheurs doivent accepter leur existence.