Les quasars

Les quasars

Vers le début des années 1960, les radioastronomes découvrirent des sources radio très puissantes qui apparaissait ponctuelles comme des étoiles lorsqu’on les observait dans le domaine visible. Cependant les étoiles n’émettent pas en général d’ondes radio importantes et ces objets devaient donc être d’origine différente. En attendant de pouvoir comprendre leur nature, les astronomes baptisèrent ces objets du nom de quasar, contraction de quasi-stellar ou quasi-stellaire.

Une fort décalage vers le rouge

Une surprise encore plus grande attendait les astrophysiciens qui effectuèrent les premières analyses spectrales de ces objets. En effet, leur spectre contenait des raies d’émission très nettes qui ne correspondaient à aucun élément chimique connu et qui faisaient encore plus douter d’une possible nature stellaire.

L’explication de ce mystère fut apportée en 1963 par le Hollandais Maarten Schmidt qui clarifia l’origine ce ces raies en étudiant le quasar 3C273. Pour lui, les quasars étaient des objets extrêmement lointains dont le spectre était par conséquent fortement décalé vers le rouge. Les raies brillantes étaient les raies de l’hydrogène habituellement dans l’ultraviolet, mais dans ce cas simplement décalées vers la partie visible du spectre électromagnétique.

Les quasars étaient donc les objets les plus lointains et les plus jeunes jamais observés. Les premiers quasars identifiés présentaient un décalage relatif vers le rouge de l’ordre de 0,1 mais avec le temps on en découvrit de plus en plus éloignés. Le record actuel est détenu par un quasar découvert en juin 2011 ayant un décalage vers le rouge de 7 et dont la lumière a été émise il y a 12,9 milliards d’années.

Un échantillon de quasars vivant dans des environnements très différents, certains dans des galaxies isolées, certains dans des galaxies en collision. Crédit : NASA/STScI

Les caractéristiques des quasars

Si malgré leur éloignement extrême les quasars sont relativement faciles à observer depuis la Terre, on peut conclure qu’il doivent être extraordinairement brillants. En connaissant l’éclat apparent et la distance d’un quasar, déduite de son décalage vers le rouge, il est facile de calculer sa luminosité absolue. Il apparaît alors qu’un quasar typique produit une quantité monstrueuse d’énergie et brille autant qu’un millier de galaxies ordinaires.

Une deuxième caractéristique des quasars est leur extraordinaire variabilité. En effet, leur luminosité peut varier nettement en des temps aussi courts qu’une journée voire quelques heures. Tout comme pour les galaxies de Seyfert, cette variabilité nous renseigne sur la taille de la région centrale d’où provient le rayonnement. Pour les quasars cette région doit être encore plus minuscule : à peine quelques dizaines de fois la taille du système solaire.

Dans notre quête de la compréhension des galaxies actives, citons encore deux autres propriétés. D’abord le fait qu’il existe deux types de quasars qui se distinguent par leur comportement dans le domaine radio. Ainsi, 90 pour cent des quasars n’émettent aucun rayonnement dans ce domaine comme les galaxies de Seyfert, alors que les 10 pour cent restant sont de puissants émetteurs radio comme les radiogalaxies.

La deuxième propriété est la nature non thermique du rayonnement : la lumière d’un quasar ne suit pas la loi de Planck pour les corps noirs, ce qui est un indice supplémentaire pour éliminer les étoiles comme possible sources.

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