Un quasar est une source ponctuelle extrêmement lumineuse et éloignée visible par les radiotélescopes La source est un soi-disant noyau galactique actif, alimenté par un trou noir supermassif

Concept artistique du quasar J0313-1806, actuellement le quasar le plus éloigné connu Les quasars sont des objets très lumineux dans l’univers primitif, censés être alimentés par des trous noirs supermassifs Cette illustration montre un large disque d’accrétion autour d’un trou noir et représente un vent extrêmement rapide, circulant à environ 20% de la vitesse de la lumière, trouvé à proximité de JO313-1806 Afficher une version annotée de cette image Image via NOIRLab / NSF / AURA / J Observatoire da Silva / Keck

Le mot quasar signifie source radio quasi-stellaire Les quasars ont reçu ce nom parce qu’ils ressemblaient à des étoiles lorsque les astronomes ont commencé à les remarquer à la fin des années 50 et au début des années 60 Mais les quasars ne sont pas des étoiles Elles sont maintenant connues sous le nom de jeunes galaxies, situées à de grandes distances de nous, leur nombre augmentant vers le bord de l’univers visible. Comment peuvent-ils être si loin et encore visibles? La réponse est que les quasars sont extrêmement lumineux, jusqu’à 1000 fois plus lumineux que notre galaxie de la Voie lactée Nous savons, par conséquent, qu’ils sont très actifs, émettant des quantités stupéfiantes de rayonnement sur tout le spectre électromagnétique.

Parce qu’ils sont loin, nous voyons ces objets tels qu’ils étaient lorsque notre univers était jeune Le quasar le plus ancien, actuellement, est J0313-1806 Sa distance a été mesurée comme 1303 milliards d’années-lumière, et donc nous le voyons tel qu’il était à peine 670 millions d’années après le Big Bang

Voici 100 quasars identifiés via les données de l’Hyper Suprime-Cam monté sur le télescope Subaru Les 7 premières lignes représentent les 83 nouvelles découvertes Les 2 lignes du bas représentent 17 quasars précédemment connus dans la zone d’enquête Image via NAOJ

Les astronomes croient maintenant que les quasars sont les centres extrêmement lumineux des galaxies à leurs balbutiements Après des décennies d’études intenses, nous avons un autre terme pour ces objets: un quasar est un type de noyau galactique actif, ou AGNIl existe en fait de nombreux types différents d’AGN, chacun avec sa propre histoire à raconter On pense que le rayonnement intense émis par un AGN est alimenté par un trou noir supermassif en son centre Le rayonnement est émis lorsque le matériau du disque d’accrétion entourant le trou noir est surchauffé à des millions de degrés par le frottement intense généré par les particules de poussière, de gaz et d’autres matières dans le disque qui se heurtent d’innombrables fois les unes aux autres.

La spirale intérieure de la matière dans le disque d’accrétion d’un trou noir supermassif – c’est-à-dire au centre d’un quasar – est le résultat de particules qui se heurtent et rebondissent les unes contre les autres et perdent leur élan Ce matériau provenait des énormes nuages ​​de gaz, principalement constitués d’hydrogène moléculaire, qui remplissaient l’univers peu après le Big Bang.

Ainsi, positionnés tels qu’ils étaient dans l’univers primitif, les quasars disposaient d’une vaste réserve de matière à nourrir

Au fur et à mesure que la matière dans le disque d’accrétion d’un quasar / trou noir se réchauffe, elle génère des ondes radio, des rayons X, des ultraviolets et de la lumière visible Le quasar devient si brillant qu’il est capable d’éclipser des galaxies entières Mais rappelez-vous… les quasars sont très loin Ils sont si loin de nous que nous n’observons que le noyau actif, ou noyau, de la galaxie dans laquelle ils résident Nous ne voyons rien de la galaxie en dehors de son centre lumineux C’est comme voir un phare de voiture au loin la nuit: vous n’avez aucune idée du type de voiture que vous regardez, car tout, à part le phare, est dans l’obscurité

D’un autre côté, il y a des galaxies qui ne sont pas classées comme des quasars mais qui ont toujours des centres brillants et actifs où l’on peut voir le reste de la galaxie Un exemple de ce type d’AGN est appelé une galaxie de Seyfert d’après le regretté astronome Carl Keenan Seyfert, qui a été le premier à les identifier.

NGC 1068 (Messier 77) a été l’une des premières galaxies de Seyfert classées C’est la galaxie Seyfert de type 2 la plus brillante et l’une des plus proches et les mieux étudiées. Cette image de 2013 est via le télescope spatial Hubble

Les galaxies de Seyfert représentent peut-être 10% de toutes les galaxies de l’univers: elles ne sont pas classées comme des quasars car elles sont beaucoup plus jeunes et ont des structures bien définies, plutôt que les jeunes galaxies plutôt informes et amorphes qui sont supposées avoir hébergé des quasars quelques centaines de millions d’années seulement après le Big Bang

Mais considérez simplement les quantités d’énergie nécessaires pour éclairer un objet suffisamment pour le rendre visible dans les ondes radio des confins de l’univers, comme un marin pouvant apercevoir un phare lointain à travers un océan entier Les quasars peuvent émettre jusqu’à mille fois l’énergie de la luminosité combinée des quelque 200 milliards d’étoiles de notre propre galaxie de la Voie lactée Un quasar typique est 27 trillions de fois plus lumineux que notre soleil! Remplacez le soleil dans le ciel par un quasar et son incroyable luminosité vous aveuglerait instantanément si vous êtes assez téméraire pour le regarder directement Si vous deviez placer un quasar à la distance de Pluton, il vaporiserait tous les océans de la Terre en un cinquième de seconde

Les astronomes pensent que la plupart des grandes galaxies, sinon toutes, ont traversé une soi-disant «phase quasar» dans leur jeunesse, peu de temps après leur formation. Si tel est le cas, ils ont diminué de luminosité lorsqu’ils n’ont plus de matière pour alimenter le disque d’accrétion entourant leurs trous noirs supermassifs. Après cette époque, les galaxies se sont installées en quiescence, leurs trous noirs centraux manquant de matière pour se nourrir Le trou noir au centre de notre propre galaxie a été vu s’embraser brièvement, cependant, alors que le matériau passant s’y égarait, libérant des ondes radio et des rayons X Il est concevable que des étoiles entières puissent être déchirées et consommées lorsqu’elles traversent l’horizon des événements d’un trou noir, le point de non-retour

Il faut cependant souligner que notre connaissance de l’évolution des galaxies – du quasar juvénile à la galaxie d’âge moyen au repos – est loin d’être complète. Les galaxies nous fournissent souvent des exceptions, et à titre d’exemple, nous n’avons pas besoin de chercher plus loin que notre propre Voie lactée Nous savons maintenant, par exemple, que 3Il y a 5 millions d’années, il y a eu une gigantesque explosion connue sous le nom de fusée Seyfert au centre de notre galaxie Il était apparemment centré sur Sagittarius A *, le trou noir supermassif de la Voie lactée, produisant deux énormes lobes de plasma surchauffé s’étendant à environ 25 000 années-lumière des pôles galactiques nord et sud. Ces énormes lobes sont appelés bulles de Fermi et sont visibles aujourd’hui aux longueurs d’onde gamma et X (émissions électromagnétiques à très haute fréquence)

Agrandir l’image | Concept artistique des bulles de Fermi époustouflantes, découvert en 2010 Ces énormes lobes s’étendent au-dessus et au-dessous du plan de notre galaxie de la Voie lactée Ils brillent dans les rayons gamma et les rayons X et sont donc invisibles à l’œil humain Le graphique montre comment le télescope spatial Hubble a été utilisé pour sonder la lumière d’un quasar éloigné afin d’analyser les bulles de Fermi La lumière d’un quasar a traversé l’une de ces bulles Cette lumière contient des informations sur la vitesse, la composition et éventuellement la masse de la sortie. Ainsi, les quasars ne sont pas seulement mystérieux, ils peuvent aussi être utiles! Image via HubbleSite

En effet, l’histoire des quasars n’a pas été une voie facile à suivre pour les astronomes Lorsque les quasars ont été découverts pour la première fois à la fin des années 1950, les astronomes utilisant des radiotélescopes ont vu des objets en forme d’étoile qui rayonnaient des ondes radio (donc des objets radio quasi-stellaires), mais qui n’étaient pas visibles dans les télescopes optiques. Leur ressemblance avec les étoiles, leur luminosité et leurs petits diamètres angulaires ont naturellement conduit les astronomes de l’époque à supposer qu’ils regardaient des objets dans notre propre galaxie. Cependant, l’examen des spectres radio de ces objets a révélé qu’ils étaient plus mystérieux que quiconque ne l’avait imaginé.

De nombreuses premières observations de quasars, y compris celles de 3C48 et 3C273, les deux premiers quasars découverts, ont été faites au début des années 1960 par l’astronome anglo-australien John Bolton Lui et ses collègues étaient déconcertés par le fait que les quasars n’étaient pas visibles dans les télescopes optiques Ils voulaient trouver les soi-disant «équivalents optiques» des quasars, c’est-à-dire un quasar qui serait visible à leurs yeux dans un télescope plutôt que d’être détectable uniquement avec des instruments radio.

Les astronomes ne savaient tout simplement pas à l’époque que les quasars étaient extrêmement éloignés, trop éloignés pour que leurs homologues optiques soient visibles de la Terre à ce moment-là, bien qu’ils soient des objets intrinsèquement brillants. Mais ensuite, en 1963, les astronomes Allan Sandage et Thomas A Matthews a trouvé ce qu’il cherchait: ce qui semblait être une faible étoile bleue à l’emplacement d’un quasar connu Prenant son spectre, ils étaient perplexes: cela ne ressemblait à rien de ce qu’ils avaient jamais vu auparavant Ils ne pouvaient pas en faire des têtes ou des queues

Ensuite, à l’aide du télescope Hale de 200 pouces (5 m), Bolton et son équipe ont pu observer le quasar 3C273 alors qu’il passait derrière la lune. Ces observations leur permettent également d’obtenir des spectres Et encore une fois, les spectres semblaient étranges, montrant des raies d’émission méconnaissables Ces lignes indiquent aux astronomes quels éléments chimiques sont présents dans l’objet qu’ils examinent Mais les raies spectrales du quasar étaient absurdes, semblant indiquer des éléments qui ne devraient pas être présents

Le spectre de l’hydrogène du quasar 3C273 Les raies d’émission sont décalées vers la droite, vers des longueurs d’onde plus longues, par rapport à l’endroit où les raies d’émission d’hydrogène seraient normalement situées sur le spectre Ils sont décalés vers le rouge, indiquant que le quasar est situé à une distance extrême de nous Image via l’Université de l’Alberta

C’est l’astronome Maarten Schmidt qui – après avoir examiné les étranges raies d’émission dans le spectre des quasars – a suggéré que les astronomes voyaient des raies d’émission normales fortement décalées vers l’extrémité rouge du spectre électromagnétique!

Et ils ont donc eu leur réponse Le décalage vers le rouge était dû à la grande distance du quasar Sa lumière est étirée par l’expansion de l’univers au cours de son long voyage vers nous depuis le bord du cosmos visible

Mais s’il était vraiment vrai que les quasars étaient aussi loin que vers le bord de l’univers visible, comment auraient-ils pu générer des quantités d’énergie aussi abondantes? En 1964, même l’existence des trous noirs était vivement débattue De nombreux scientifiques ne les considéraient que comme des monstres mathématiques, car ils ne pouvaient sûrement pas exister dans l’univers réel.

Le débat sur la nature des quasars a donc fait rage jusqu’aux années 1970, lorsqu’une nouvelle génération de télescopes terrestres et spatiaux a établi au-delà de tout doute raisonnable que les quasars se trouvent effectivement à de grandes distances, que nous voyons des galaxies lorsqu’elles étaient jeunes. , que le stade quasar est une phase naturelle de leur croissance Les trous noirs étant enfin pris au sérieux, les astronomes pourraient enfin modéliser l’identité de la centrale presque incompréhensible derrière les quasars: des trous noirs supermassifs consommant d’énormes quantités de gaz et rayonnant de grandes quantités d’énergie à travers le spectre en conséquence.

Ce modèle explique pourquoi les quasars se situent vers le bord de l’univers visible et pourquoi nous ne les voyons pas de plus près: parce que les quasars sont de jeunes galaxies, vues peu de temps après leur formation dans l’univers primitif

L’étude des quasars, et des noyaux galactiques actifs en général, a beaucoup progressé, mais il y a encore beaucoup de choses que nous ne comprenons pas Cependant, je pense qu’une partie de notre manque de compréhension est un échec d’imagination Il est pratiquement impossible de comprendre les quantités d’énergie générées par les moteurs du trou noir au cœur des quasars, ces monstres dans l’obscurité. Il est tout aussi difficile d’apprécier à quel point ils sont loin de nous Mais ce n’est pas de notre faute: nos pauvres cerveaux simiens ne sont tout simplement pas bien équipés pour faire face à de tels concepts

Les quasars ne sont qu’un exemple d’animal dans le zoo cosmique dont il suffit d’accepter les faits plutôt que d’essayer de les comprendre

Concept artistique du quasar Poniua’ena, le premier quasar à recevoir un nom hawaïen indigène Image via l’Observatoire International Gemini / NOIRLab / NSF / AURA / P Marenfeld / UANews

Conclusion: les quasars sont des objets extrêmement lumineux et extrêmement éloignés On pense que leur énorme production d’énergie est due à l’activité autour du trou noir supermassif central dans les jeunes galaxies, près du bord de l’univers observable.

Andy Briggs a passé les 30 dernières années à communiquer l’astronomie, l’astrophysique et les technologies de l’information aux gens Vous pouvez entendre sa mise à jour hebdomadaire sur l’astronomie et les nouvelles spatiales, le lundi, sur la chaîne de radio Internet mondiale AstroRadio (http: // wwwastroradioearth), où il contribue également à d’autres programmes Il a été actif dans de nombreuses sociétés d’astronomie au Royaume-Uni et est un contributeur fréquent au magazine Astronomy Ireland. Andy donne également régulièrement des conférences sur des thèmes liés à l’astrophysique tels que les ondes gravitationnelles et les trous noirs Il vit en Catalogne, en Espagne, avec sa fille

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News – US – Qu’est-ce qu’un quasar? | EarthSkyorg
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Qu’est-ce qu’un quasar?

Source: https://earthsky.org/astronomy-essentials/definition-what-is-a-quasar

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