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Deux quasars surpris en pleine collision !

ActualitéClassé sous :Astronomie , trou noir , Quasar

On connaissait déjà des associations de deux et même trois quasars mais c'est la première fois que l'on peut voir clairement dans le domaine optique deux galaxies en train d'entrer en collision et possédant chacune un quasar. De quoi conforter les scénarios de croissance des trous noirs supermassifs par fusion lors de telles collisions, ainsi que ceux expliquant l'allumage des quasars.

Cette image optique du SDSS J1254 0846 obtenue en 2009 grâce au télescope Baade-Magellan de l'Observatoire de Las Campanas au Chili montre les deux noyaux des quasars ainsi que les trainées de marée accompagnant la fusion des galaxies hôtes. La barre représente 10 secondes d'arc. Crédit : Carnegie Institution

Les quasars ont été découverts au début des années 1960 et ils ont très vite aidé à relancer les travaux en astrophysique relativiste et contribué à asseoir la théorie du Big Bang. Possédant un décalage spectral vers le rouge les situant à plusieurs milliards d'années-lumière mais ressemblant à des étoiles lorsqu'ils sont observés au télescope, ces astres devaient soit posséder une luminosité intrinsèque fantastique, soit posséder un champ de gravitation suffisamment intense pour produire un fort décalage spectral.

Dans tous les cas de figures, ces objets se présentaient comme des monstres que seuls des modèles relativistes devaient pouvoir peut-être expliquer. C'est ainsi qu'on commença à construire des modèles d'étoiles supermassives relativistes. Après la révolution de la découverte du rayonnement fossile, d'autres spéculations furent étudiées, comme celle de zones particulières de l'espace-temps qui seraient restées anormalement longtemps dans l'état hautement concentré et énergétique du Big Bang pour n'entrer en expansion que des milliards d'années après les autres. La notion de trous blancs fut aussi évoquée, c'est-à-dire de point de jonctions entre notre Univers et un autre par un trou de ver. Un quasar ne serait alors que le point de sortie de la matière tombant dans un trou noir dans cet autre Univers.

En bleu et blanc les images de Chandra montrent deux noyaux actifs de galaxie, des quasars. Les images dans le visible prises par Magellan montrent clairement des galaxies avec des trainées de marée. Crédit : X-ray (NASA/CXC/SAO/P. Green et al.), Optical (Carnegie Obs./Magellan/W.Baade Telescope/J.S.Mulchaey et al.)

Nous somme aujourd'hui bien éloignés de ces spéculations. Il semble clair qu'au moins l'immense majorité des quasars observés soient des trous noirs de Kerr en rotation de plusieurs millions à plusieurs milliards de masses solaires, accrétant de la matière.

Ces trous noirs sont toujours là aujourd'hui mais la réduction du taux de collisions entre les galaxies depuis quelques milliards d'années fait que ces derniers sont moins copieusement et moins fréquemment alimentés en gaz. C'est du moins ce que dit la théorie expliquant pourquoi les quasars étaient plus abondant dans l'Univers il y a plus de 6 milliards d'années environ.


Cette vidéo d'une simulation numérique montre une fusion de galaxies semblables à SDSS J1254 0846 sur une période de 3,6 milliards d'années. Au bout de 2,33 milliards d'années, les deux galaxies et leurs quasars ressemblent à l'image observée avec le télescope Magellan. Crédit : T. J. Cox

A l'appui de cette théorie, on peut maintenant citer les observations du quasar binaire SDSS J1254+0846. Celui-ci fait partie des quelque 120.000 quasars présents dans le catalogue du Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Il se présente nettement sous forme de deux zones particulièrement lumineuses en rayons X sous le regard de Chandra. Tout récemment John Mulchaey et ses collègues ont utilisé le télescope Baade-Magellan de 6,5 m de l'observatoire Las Campanas pour mettre clairement en évidence que les deux quasars vus par Chandra sont bien deux noyaux actifs de galaxies spirales en train de fusionner, accompagnés de filament d'étoiles arrachés par les forces de marée.

Une simulation numérique de Thomas Cox permet même de reconstituer le déroulement de la collision et montre un accord spectaculaire avec les observations des astronomes.

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