Quasars et noyaux actifs de galaxies

Les quasars

Définition:

Définition d'origine: le mot quasar est l'acronyme de l'anglais quasi astronomical radiosource: radiosource astronomique quasi stelleire. Ce terme désigne une puissante source d'ondes radio qui ressemble à une étoile ordinaire lorsqu'on l'observe au télescope.

Cette définition est en fait érronée car seulement 10 % au maximum des objets que nous appelons quasars correspond. Le reste n'émet pas de fort rayonnement radio (c'est pourquoi on les appelle quasars muets en radio).

Définition actuelle: un quasar est un objet très brillant au centre d'une galaxie, émettant 10 billions de fois autant d'énergie par seconde que le Soleil et dont les émission sont variables à toutes les longueurs d'onde.

Les premiers quasars furent découverts en 1960 à cause de leur rayonnement radio, avec le télescope du mont Palomar, en Californie. Ce n'est cependant qu'en 1963 que l'astronome Maarten Schmidt découvrit que les raies d'émission présentaient un très fort décalage vers le rouge. Aujourd'hui plusieurs milliers de quasars sont répertoriés dont la plupart présente un décalage important vers le rouge. Certains décalages sont si importants que selon la loi de Doppler-Fizeau, la vitesse de ces (peu fréquents) quasars serait supérieure à 93 % de la vitesse de la lumière (!) et leur distance serait supérieure à 10 milliards d'années-lumière (c'est à dire que la lumière observée aurait voyagé pendant une durée correspondant à peu près à l'âge de l'univers).

L'hypothèse la plus probable est que les quasars signalent des trous noirs géants dans les centres de galaxies. Leur grand dégagement d'énergie viendrait de la matière (étoies, gaz...) qui tombe sur le trou noir.

Rayonnement:

Une incroyable quantité d'énergie est dégagée lorrsque de la matière tombe sur les trous noirs; ce sont ces sources d'énergie observées qui sont appellées quasars.

Tous les quasars produisent un fort rayonnement X.

Environ 10 % produisent de puissantes ondes radio.

Les quasrs émettent tous les rayonnement ultraviolets ainsi que de la lumière visible et de l'infrarouge.

Toutes ces émissions peuvent varier sur des semaines, des mois ou des années, ou même sur des journées.

La brillance des quasars change souvent de façon significative au cours d'une journée, donc leur taille n'est pas supèrieure à un jour-lumière (26 milliards de kilomètres). Un objet aussi impressionant n'est donc pas beaucoup plus grand que notre système solaire. Si la taille des quasars était bien supérieure à cette distance leurs émissions ne pourraient pas fluctuer de manière aussi marquée sur une pèriode aussi courte, pas davantage que vous ne pouvez agiter vos bras aussi vite qu'un colibri bat des ailes. Un si petit objet dégageant une si grande quantité d'énergie est significatif d'une très grande puissance (à l'avenir, respectez les !).

Les "quasars radio" sont de puissantes sources d'ondes radio qui émettent de longs jets dans lesquels l'énergie est éxpulsée vers l'éxtèrieur sous la forme d'électrons et autres particules à haute vitesse. Ces jets ne sont en général pas continus mais sont constitués de paquets qui se répartissent dans la direction du jet et qui vont à des vitesses proches de celle de la lumière.

Deux exemples de quasars:

-Le quasar de NGC 4258, dans la constellation de Canes Venacti: il est à 24 millions d'années-lumière de nous, est 1,4 milliards de fois plus lumineux que le Soleil et sa masse est de 40 millions de masses solaires.

-Le quasar de NGC 4594, dans la constellation de la Vierge: il est à  30 millions d'années-lumières de nous, est 47 milliards de fois plus lumineux que le Soleil et sa masse est de 1 milliard de masses solaires.

Quant à la Voie Lactée, notre galaxie, non seulement elle abrite un quasar (Sagittarius A) mais en plus un trou noir de masse intermédiaire, d'une masse équivalent à quelques centaines de fois celle du Soleil se situerait à côté. Ce dernier, dont la présence n'est envisagée que depuis récemment, serait issu d'un effondrement d'une partie d'un amas stellaire, regroupant des étoiles très massives.

Les noyaux actifs de galaxie

Un noyau actif de galaxie (ou Active Galacic Nucleus) est un bulbe de galaxie manifestant une grande activité.

Un quasar est toujours situé dans une galaxie. Celle-ci est appelée galaxie hôte du quasar (on parle aussi de galaxie active). On ne peut voir le quasar et sa galaxie qu'avec des caméras électroniques car celles-ci peuvent en une seule pose enregistrer une gamme de luminodité plus large que les pellicules photographiques habituelles. S'il n'est pas possible de différencier un quasar de sa galaxie avec d'autres outils c'est parce que celui-ci peut être cent fois plus brillant que sa galaxie hôte.

Les galaxies actives représentent actuellement environ 10 % des galaxies observées. Un phénomène rare ? Pas forcément: un trou noir ne brille que s'il est actif (si de la matière tombe dessus). Or, il est possible que celui-ci aspire tout ce qui est à sa portée puis se retrouve sans rien à "manger", donc qu'il cesse d'émettre des rayonnements.

Les quasars sont une forme extrême de ce que les astronomes appellent maintenant les noayaux actifs de galaxie. Ce terme désigne l'objet central d'une galaxie lorsque celui-ci possède des propriétés semblables à celles des quasars.

Différents termes pour caractériser les noyaux actifs de galaxie:

- Quasars radio et quasars muets en radio: ils sont situés dans des galaxies spirales comme la Voie Lactée (il existe dans celle-ci un trou noir d'environ un million de masses solaires)

- Objets quasi stellaires: ensembles des quasars, radiosources ou non.

- Galaxies de Seyfert: un noyau actif d'une de ces galaxies spirales resemble beaucoup à un quasar avec de larges raies spectrales et de rapides fluctuations de luminosité, mais est moins puissant. Ces raies permettent également de supposer que des nuages d'hydrogène tourbillonent à grande vitesse autour du noyau.

- OVV (Optically Violently Variable quasars): quasars fortement variables dans le domaine optique. Ce sont les quasars avec des jets pointés directement en direction de la Terre et chez lesquels on observe des changements de luminosité plus prononcés que chez les quasars ordinaires.

- Lacertides: ils ne possèdent pas de larges raies d'émission et leurs ondes radio sont polarisées (elles ont tendance à vibrer dans une direction privilégiée en voyageant dans l'espace).

- Blazars: OVV et Lacertides.

- Radiogalaxie: ce sont des galaxies actives pas forcément brillantes mais qui émettent un rayonnement radiolélectrique intense. La plupart des radiogalaxies les plus puissantes sont des galaxies elliptiques géantes. Souvent, elles possèdet des faisceaux ou des jets qui transportent l'énergie depuis le noyau actif vers de gigantesques lobes d'émission radio vides d'étoiles. Il existe habituellement deux lobes, sur les côtés opposés de la galaxie.

Le trou noir d'un quasar ou d'une radiogalaxie de type elliptique géante atteint souvent une masse de un ou plusieurs milliards de masses solaires.Dans les galaxies de Seyfert la masse du trou noir est souvent d'un million de masses solaires.

Un noyau actif ne brille que si le trou noir est "alimenté". C'est la matière qui tombe en tourbillonant qui alimente la luminosité. Pour faire briller un quasar pendant un an il faut l'équivalent de 10 fois notre Soleil. Si rien n'alimente ce monstre, il ne diffusera pas de lumière, pas de rayonnement radio, pas de rayonnement X: il est invisible, comme la plupart des trous noirs. On pense donc qu'un quasar est présent au centre de chaque galaxie mais dans la plupart des cas il'est pas alimenté.

Voilà, vous avez fait connaissance avec les monsres les plus redoutables et les plus fascinants de l'univers. On ne sait pas d'où ils viennent, on ne peut que supposer qu'ils se sont formés avec le big bang; eh oui, en plus d'être beaux ils sont mystèrieux...