Sciences

Des monstres cosmiques boulimiques : quasars et galaxies actives 1/2

ActualitéClassé sous :Astronomie , noyau , actif

-

Les Noyaux Actifs de Galaxies (NAGs), dont font partie les quasars, constituent le phénomène le plus énergétique de l'Univers et l'un de ceux qui restent encore mystérieux. Il s'agirait de trous noirs géants de masse entre un million et un milliard de masses solaires, qui sont en train d'engloutir du gaz environnant. Ce gaz s'enroule autour du trou noir, dans un disque d'accrétion aplati, très petit par rapport à la galaxie. Comprimé par l'intense gravité régnant au voisinage du trou noir, le gaz est porté à de très hautes températures et rayonne une énorme quantité d'énergie, d'où le nom de «monstres cosmiques».

Cependant toutes les galaxies, même celles qui ne sont pas actives, recèlent en leur coeur des trous noirs géants. Mais ils n'émettent pas ou très peu de lumière, car ils n'ont plus de gaz à leur disposition. L'un des problèmes majeurs est de comprendre comment ces trous noirs se sont formés et ont grossi au cours de l'évolution cosmique.

On a récemment découvert que certaines galaxies actives, les « Narrow Line Seyfert 1 galaxies » (NLS1s) ou « Galaxies de Seyfert 1 à raies étroites », contiennent un trou noir dont la masse semble croître plus rapidement que celle des autres Noyaux Actifs. En estimant la durée moyenne de la phase NLS1 et le taux moyen avec lequel le gaz tombe sur le trou noir, des astronomes de l'Observatoire de Paris ont montré que le trou noir grossit d'un facteur dix à mille au cours de cette phase. Il est probable que toutes les galaxies, donc tous les trous noirs massifs, ont traversé au moins une fois cette phase au cours de leur vie.

Quasars et Galaxies Actives

Les galaxies « actives » se distinguent des galaxies « normales » seulement par la présence dans leur coeur d'un « noyau » très brillant qui fluctue au cours du temps. On les appelle des « Noyaux Actifs de Galaxies » (NAGs). Les quasars en sont des cas extrêmes, dans lesquels le noyau rayonne cent, voire mille fois, plus que la galaxie tout entière.

Il existe maintenant de nombreuses preuves que les Noyaux Actifs de Galaxies et les quasars tirent leur puissance de l'extraction d'énergie gravitationnelle du gaz tombant sur un Trou Noir Super-Massif. Ces trous noirs ont des masses d'un million à un milliard de fois celle du Soleil. On dit que le gaz est « accrété » par le trou noir, et l'on pense qu'il spirale en tombant et prend la forme d'un disque aplati, appelé « disque d'accrétion » : ce disque est en quelque sorte la station de production d'énergie ultime du Noyau Actif.

De nombreuses études ont été menées pour déterminer les conditions physiques régnant dans le disque d'accrétion au voisinage immédiat du trou noir. Il est probable en particulier que les jets observés dans ces objets naissent près de la frontière interne du disque d'accrétion d'où ils sont expulsés avec une vitesse voisine de celle de la lumière.

Légende image : Vue d'artiste de ce que l'on pense représenter un Noyau Actif de Galaxie. L'engin central est un trou noir massif entouré d'un disque d'accrétion, par où le gaz s'écoule de la galaxie vers le trou noir, entouré d'un "tore" de poussière qui nous cache une moitié environ des Noyaux Actifs (© CXC/Melissa Weiss).

Un Trou Noir Géant au coeur de chaque galaxie

Mais les trous noirs géants ne sont pas présents seulement dans le coeur des galaxies actives. On a découvert récemment que chaque galaxie en recèle un : ainsi notre propre Galaxie, la Voie Lactée, possède un trou noir central d'environ trois millions de masses solaires. Simplement, il ne rayonne pratiquement pas, car il n'a pas de gaz disponible à accréter. Plus surprenant encore, la masse de ces trous noirs est à peu près égale à 0.2% de celle du bulbe de la galaxie dans laquelle ils sont hébergés (le bulbe est la partie sphéroïdale d'une galaxie), ce qui prouve que galaxie et trou noir ont eu une évolution parallèle.

Suite de cette actualité dans les prochains jours ...

Cela vous intéressera aussi