gov-civil-vilareal.ptUn quasar au bord de l'Univers observable a sa radio tournée * vers le haut
>Les astronomes ont découvert un puissant quasar très près du bord de l'Univers observable, un 13 milliards années-lumière de la Terre. Alors que de nombreux quasars à cette distance sont connus, celui-ci est spécial : C'est 'radio fort', ce qui signifie qu'il déverse de l'énergie radio, ce qui en fait une partie d'une classe spéciale qui peut nous aider à mieux comprendre les conditions lorsque l'Univers était très jeune.
Les quasars sont eux-mêmes un type particulier de galaxie . Pour autant que nous le sachions, chaque grande galaxie a un trou noir supermassif dans son noyau. La plupart des galaxies d'aujourd'hui ont des trous noirs qui sont silencieux, c'est-à-dire qui ne se nourrissent pas activement de matière. La Voie lactée fait partie de cette catégorie.
Certains, cependant, ont du matériel tombant dans leur trou noir supermassif central , et nous les appelons galaxies actives . La matière tombant dans le trou noir forme un disque incroyablement chaud autour de lui appelé un disque d'accrétion , et à l'extérieur de cela peut être un énorme nuage de poussière en forme de beignet.
En plus de tout cela, le disque d'accrétion contient des champs magnétiques extrêmement puissants. Au fur et à mesure que la substance tourbillonne autour du trou noir, ces champs s'enroulent comme des tornades, et le matériau est projeté loin du trou noir à une vitesse très proche de la vitesse de la lumière. Nous appelons ces structures jets , et ce sont des caractéristiques d'un pouvoir immense.
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Hercule A est un exemple de galaxie active relativement proche, avec un trou noir dans son cœur qui mange de la matière et projette d'énormes quantités de rayonnement et de matière. Crédit: NASA, ESA, S. Baum et C. O'Dea (RIT), R. Perley et W. Cotton (NRAO/AUI/NSF) et Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Ce que nous voyons d'une galaxie active dépend en grande partie de notre géométrie d'observation. Si le jet est dirigé vers nous, nous pouvons voir une lumière à haute énergie comme les rayons X et les rayons gamma. Si nous voyons le tore de poussière sur le bord, il peut bloquer la plupart des éléments à haute énergie et nous ne voyons que la lumière optique ou infrarouge. Il existe toute une ménagerie de types de galaxies actives.
Les quasars ont tendance à avoir beaucoup de lumière à haute énergie (le premier a été découvert par son émission de rayons X) et au début, ils ont également été considérés comme de puissantes sources d'énergie radio. Mais au fur et à mesure que nous en apprenions plus, nous avons découvert que les quasars radio-forts*(comme on appelle ceux avec beaucoup d'émissions radio) sont en fait minoritaires; seulement 10 % de tous les quasars sont bruyants à la radio.
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Schéma montrant le centre d'une galaxie active, où un disque d'accrétion alimente un trou noir supermassif, les deux étant entourés d'un énorme tore de poussière. Crédit: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF
Le quasar nouvellement découvert s'appelle PSO J172.3556+18.7734 (appelons-le P172 pour faire court). Il a été trouvé dans un relevé du ciel utilisant une lumière optique (le genre que nous voyons) et avait des couleurs qui indiquaient qu'il se trouvait à une grande distance. Une observation de suivi l'a confirmé, et une série d'observations utilisant d'énormes télescopes comme Keck et le grand télescope binoculaire ont confirmé sa grande distance : environ 13 milliards d'années-lumière (ou, plus précisément, il a fallu 13 milliards d'années pour que la lumière atteigne nous).
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D'autres observations utilisant le radiotélescope Very Large Array ont également montré que, contrairement à la plupart des quasars, il émettait de l'énergie radio. Il y a environ 200 quasars connus plus loin qu'environ 12,7 milliards d'années-lumière, et seulement 3 sont connus pour être radio forts. À 13 milliards, seuls 18 quasars sont connus, et P172 est le seul à être radio fort.
Regarder spectres de la cible, les astronomes ont déterminé que le trou noir central de P172 a une masse d'environ 300 millions de fois celle du Soleil, ce qui en fait un trou moyen à lourd (celui au centre de la Voie lactée n'a que 4 millions de masses solaires, bien que certes le nôtre est plus petit que la plupart).
Cette partie est intéressante : au fur et à mesure que la matière tombe, elle devient incroyablement chaude et extrêmement lumineuse. En mesurant juste comment brillant, les astronomes peuvent déterminer à quelle vitesse le trou noir se nourrit. Habituellement, il y a une limite supérieure à la vitesse à laquelle il se nourrit; la matière devient si chaude que la seule force de la lumière qu'elle émet repousse les matériaux qui tombent de plus loin. Ce taux est appelé le Limite d'Eddington ; en général, c'est la vitesse la plus rapide à laquelle un trou noir peut se gorger.
Mais le trou noir au centre de P172 se nourrit à un rythme bien supérieur à la limite d'Eddington. Il s'avère que c'est possible s'il fait également exploser des jets ; la physique n'est pas bien comprise, mais les galaxies actives avec des jets, en particulier des galaxies radio-fortes, semblent être capables de canaliser la matière beaucoup plus rapidement dans le trou noir. Ainsi, le fait que ce quasar soit si brillant nous renseigne sur les conditions autour de son trou noir.
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Oeuvre représentant un quasar lointain, un trou noir supermassif se nourrissant activement au centre d'une galaxie, projetant des jets de matière et d'énergie. Crédit: ESO / M. Kornmesser
De plus, les quasars radio-forts très éloignés ont tendance à être situés dans des régions de l'Univers avec plus de matière que d'habitude. On pense que ces énormes nuages s'effondrent pour former non seulement des galaxies mais groupes des galaxies, donc trouver un quasar radio-fort aussi loin peut également conduire à une meilleure compréhension de la formation de ces amas.
Non seulement cela, mais comparé à d'autres quasars comme celui-ci, le P172 est dans la moyenne en termes d'intensité radio. Nous savons que certaines sont beaucoup plus puissantes, et cela signifie qu'il est probable que nous puissions trouver plus de galaxies comme celle-ci qui sont encore plus éloignées ! Le P172 détient peut-être le record de distance actuel pour les quasars radio-forts, mais il est peu probable qu'il conserve longtemps cette distinction. Et plus on en trouve, plus on comprend l'Univers alors qu'il avait moins de 800 millions d'années.
En général, je n'aime pas écrire sur les disques cassés parce qu'ils le sont généralement à nouveau. Mais celui-ci est différent, car a) il est utile chaque fois qu'un objet comme celui-ci est trouvé à grande distance, et 2) le fait qu'il existe à cette distance du tout indique qu'il peut y en avoir beaucoup plus comme ça.
Trouver des objets à ces distances énormes est un travail terriblement difficile car ils sont extrêmement faibles et il n'y en a pas trop dans le ciel. La bonne nouvelle est que celui-ci nous dit de continuer à chercher. Il y a plus de choses amusantes à découvrir.
* Ce terme est amusant. Les ondes radio sont une forme de lumière, pas de son, et il est courant que les gens confondent les deux parce que nous pouvons convertir les ondes radio en son et transmettre des informations à leur sujet, comme de la musique ou des savoirs politiques odieux et bloquants. Pire, nous appelons l'appareil que nous écoutons une radio, c'est donc un gâchis complet. Les astronomes n'aident pas en parlant d'objets radio-forts. On devrait les appeler radio brillant , bien que Dieu sache si cela causerait moins de confusion.
