Hubble révèle « beaucoup de choses étranges » avec la galaxie derrière un quasar mythique
Imaginez une région de la taille du système solaire, qui émet 100 à 1 000 fois plus de lumière qu’une galaxie entière contenant une centaine de milliards d’étoiles, et qui génère une lueur qui éclipse sa galaxie hôte et tout ce qu’elle contient. contient. La science-fiction? Non, mais on peut comprendre l’étonnement de astrophysiciensastrophysiciens lorsqu’ils ont découvert le premier exemple de cette monstruosité cosmique il y a des décennies. Nous savons maintenant qu’il s’agit probablement d’un noyau de galaxie actifnoyau de galaxie actif alimenté par le rayonnement d’un trou noir supermassiftrou noir supermassif de Kerr en rotation, entouré d’un disque d’accrétiondisque d’accrétion avaler matièrematière et projetant des jets de particules.
Ce étoileétoile mythique dont nous allons dévoiler le nom a fait l’objet de nouvelles observations avec Hubble grâce au Spectrographe d’imagerie du télescope spatial (STIS), également équipé d’un coronographecoronographe héritier de l’instrument développé par leastronomeastronome Bernard LyotBernard Lyot durant les années 1930. Le coronographe, qu’il a inventé pour pouvoir observer la couronne solaire sans avoir à attendre une éclipse, reproduit le éclipses totaleséclipses totales utiliser un masque opaque afin d’étudier la couronne sans la photosphèrephotosphère ne gêne pas l’observation.
Aujourd’hui, on apprend donc que Bin Ren, de l’Observatoire de la Côte d’Azur et de l’Université Côte d’Azur à Nice, a mené de janvier 2022 à février 2024 la première démonstration scientifique extragalactique de l’utilisation du coronographe à bord du Télescope spatial HubbleTélescope spatial Hubble. Cela peut être constaté en consultant un communiqué de presse du NASANASA accompagnant une publication sur arXiv, ce qui explique que huit orbitesorbites Des observations coronographiques ont été réalisées à cet effet.
Sandra Faber est professeur d’astronomie et d’astrophysique à l’Université de Californie à Santa Cruz, connue pour avoir découvert conjointement avec Robert Earl Jackson une méthode de détermination des distances pour les galaxies elliptiques appelée relation Faber-Jackson. Elle aussi, à la tête de son équipe dite « Sept samouraïs », a découvert une concentration massive de nature inconnue appelée « Grand attracteur ». Ici, elle interviewe Maarten Schmidt à propos de sa découverte des quasars. Pour obtenir une traduction française assez précise, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l’écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Bilan annuel
Le quasar 3C 273, preuve de la théorie du Big Bang
Mais revenons à 1963, quand Martin Schmidtun astronome néerlandais, et John Beverly Oke, publié dans la revue Nature les résultats des observations qu’ils avaient faites en utilisant notamment la technique de occultationsoccultations. Ils cherchèrent à déterminer la contrepartie optique d’une puissante source radio découverte quelques années plus tôt par un autre astronome, Alan Sandage. La source s’appelait 3C 273, ce qui signifie qu’il s’agissait de 273e sujet du troisième catalogue de Cambridge répertoriant les sources radio.
L’article de Schmidt et Oke était un coup d’État tonnerretonnerre dans le cielastrophysiqueastrophysique et le cosmologiecosmologie. L’analyse spectrale de l’étoile qu’ils avaient identifiée dans le visible dans le Constellation de la Vierge a révélé des lignes deémissionémission de lahydrogènehydrogène fortement décalé vers le rouge. Cela signifiait que ce qui apparaissait comme une étoile se trouvait en dehors du Voie lactéeVoie lactéemais surtout à distance cosmologique. Pour être observable à cette distance, l’objet devait être d’une luminositéluminosité prodigieux. Nous savons aujourd’hui que le quasarquasar 3C 273 est situé à 2,44 milliardsannées-lumièreannées-lumière à l’intérieur d’un galaxie elliptiquegalaxie elliptique géant.
Cette découverte, rapidement suivie par d’autres, d’un source radio quasi-stellaireUN quasar selon le nom proposé en 1964 par l’astrophysicien d’origine chinoise Hong Yee Chiudémontré que leUniversUnivers était différent dans le passé et a donc évolué. Cela n’a pas été possible dans le cadre de modèle cosmologique standardmodèle cosmologique standard du temps, selon laquelle, bien qu’en expansion, l’Univers doit apparaître inchangé à tous ses observateurs, quelle que soit leur position dans le temps. En revanche, l’existence de 3C 273 et similaires (on en connaît plus de 200 000 aujourd’hui) était en parfait accord avec la théorie de Big Bangpuisque cela prédisait que si nous observions des objets à des distances suffisamment grandes, nous remontions de plus en plus loin dans le passé et dans l’histoire d’un Univers en évolution. Il était donc normal d’observer à des milliards d’années-lumière un Univers dont l’apparence diffère de celle qu’il avait il y a seulement quelques dizaines de millions d’années, donc dans un environnement proche de la Voie Lactée. .
Quasars, trous noirs supermassifs ?
Les astrophysiciens ont cherché très tôt à comprendre la nature de ces quasars qui, bien que libérant d’énormes quantités deénergieénergieparaissait de petite taille. On a d’abord pensé qu’il s’agissait d’étoiles énormes dominées par les effets de relativité généralerelativité généralenotamment responsables du décalage spectral, avant d’envisager rapidement qu’il pourrait s’agir de trous noirs supermassifs accrétant des quantités importantes de gazgaz. Dans le bestiaire des étoiles relativistes que l’on a commencé à explorer sérieusement dans les années 1960, certains, comme le Russe Igor Novikov et l’Israélien Yuval Ne’eman, ont même proposé que les quasars soient en fait des trous blancs. C’est-à-dire soit les régions de l’Univers dont l’expansion au moment de Big BangBig Bang avait été retardée (hypothèse de noyau en retard), ou l’autre extrémité de trous de ver éjectant la matière qu’ils avaient absorbée sous forme de trous noirs dans une autre partie du cosmoscosmosou même dans un autre Univers.
Peut-être s’agit-il aussi d’un trou de ver dans le cas de 3C 273. Mais si l’on est bien en présence d’un trou noir, alors on estime qu’il en contient 887 millions. massesmasses solaire. Quoi qu’il en soit, 3C 273 est le quasar le plus brillant du dôme céleste. Si elle était à 30 années-lumière, soit environ sept fois la distance de notre étoile à Alpha Centaureil semblerait aussi brillant que le SoleilSoleil !
« Beaucoup de choses étranges »
Alors que montrent les nouvelles images de l’environnement autour du quasar 3C 273 prises par coronographie avec Hubble ?
Selon Bin Ren dans le communiqué de presse de la NASA : « Beaucoup de choses étranges. Nous avons quelques taches de différentes tailles et une mystérieuse structure de filament en forme de L. Tout cela se situe à moins de 16 000 années-lumière du trou noir. Grâce à la puissance d’observation de Hubble, nous ouvrons une nouvelle porteporte vers la compréhension des quasars. Mes collègues sont ravis car ils n’ont jamais vu autant de détails auparavant « .
Certains des objets révélés en regardant le trou noir huit fois plus près que jamais à l’aide du coronographe de Hubble pourraient être de petites galaxies satellites tombant vers le trou noir supermassif central. On voit aussi mieux ce qui semble être un jet de matière extragalactique issu du quasar, long de 300 000 années-lumière et qui traverse l’espace à une vitesse vitessevitesse proche de celui de la lumière.
» Grâce à des structures spatiales fines et mouvementmouvement du jet, Hubble a comblé un fossé entre leinterférométrieinterférométrie observations radio à petite échelle et d’imagerie optique à grande échelle, et nous pouvons ainsi faire un pas en avant vers une compréhension plus complète de la morphologiemorphologie de l’hôte quasar. Notre vision précédente était très limitée, mais Hubble nous permet de comprendre en détail la morphologie complexe du quasar et les interactions galactiques. À l’avenir, observez davantage 3C 273 à la lumière infrarougeinfrarouge avec le Télescope spatial James WebbTélescope spatial James Webb pourrait nous donner plus d’indices », conclut Ren toujours dans le communiqué de la NASA.
Françoise Combes, astrophysicienne et professeur au Collège de France, revient sur les dernières découvertes sur les quasars. © Les mardis de l’Espace Science
