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Types de quasars : radio, raies larges…

Dossier - Quasar : l'énigme des quasars
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Les quasars, ces astres extrêmement lumineux et lointains, sont identifiés : nous savons que ce sont des noyaux de galaxies très brillants. Leur nom signifie « quasi étoile ». Ils sont lointains, compacts et pleins d’énergie. Le dévoilement de leur mystère représente une magnifique page dans le livre des découvertes de l’astrophysique.

  
DossiersQuasar : l'énigme des quasars
 

Les astronomes ont vite remarqué que l'expression générique « noyau actif » recouvrait une série de phénomènes que l'on ne retrouve pas systématiquement d'un objet à l'autre. Certains quasars sont radio, d'autres pas ; certains ont des raies larges, d'autres pas ; les galaxies de Seyfert ont des raies larges (les Seyfert 1), mais parfois des raies étroites seulement (les Seyfert 2) ; les blazars émettent des ondes radio comme les quasars, mais ils n'ont presque pas de raies en émission, etc.

Ces phénomènes sont si variés et si prodigieux que l'on peut se demander s'ils cachent différents avatars d'un même type d'objets ou stigmatisent simplement les contextes différents et spécifiques de chaque découverte ?

Ce fait permit de spéculer que l'ensemble des noyaux actifs pouvait être décrit d'une seule manière et que les différences observées provenaient essentiellement de la position de l'observateur qui diffère d'un objet à l'autre.

Il existe différents types de quasars. © ESA/Hubble et Nasa ; remerciement : E. Sturdivant, CC by 3.0

Description du quasar

L'observation d'un immense anneau de matière et de poussière obscurcissant par le télescope de Hubble fut déterminante. L'adjonction d'un tel anneau venu s'accumuler près du disque d'accrétion fut à la base de la théorie dite unifiée qui permet de décrire la quasi-totalité des objets observés de la façon suivante : un anneau gazeux épais et poussiéreux entoure le disque d'accrétion et les nuages denses qui émettent les raies larges, sa dimension est de l'ordre de 100 parsecs (1 parsec est une unité utilisée par les astronomes et qui vaut 3,26 années de lumière).

Il dérobe des zones entières de la région centrale à notre vision directe, ces zones occultées variant selon notre position vis-à-vis du quasar. Lorsque l'anneau cache cette partie centrale, seules les raies étroites situées en dehors apparaissent et nous révèlent une Seyfert 2. Si nous regardons au-dessus de l'anneau, nous pouvons voir le centre et les raies larges, comme dans une Seyfert 1 ou un quasar. Dans un même objet, on a observé des changements au cours du temps, comme si l'anneau était détruit ou animé d'un mouvement de rotation tantôt occultant le centre et tantôt le dévoilant.

Les changements sont rares dans le ciel et de tels messages sont d'une grande importance pour les astronomes. Vues par la tranche, les galaxies de Seyfert à raies larges deviennent des galaxies à raies étroites. Les galaxies émettrices d'ondes radio entrent naturellement dans cette séquence : leurs jets sont canalisés par de puissants champs magnétiques et sont visibles lorsque notre angle de vue permet de regarder de chaque côté de l'anneau, un peu au-dessus du disque. Dans le cas extrême où l'on se place perpendiculairement au disque, dans l'axe exact de ces jets, certains noyaux pointent leurs « tuyères » dans notre direction et nous avons alors affaire aux blazars, des noyaux actifs hautement compacts et variables qui n'émettent que des ondes radio. Leurs variations très rapides - certaines en moins d'une heure - sont dues à des effets « relativistes » ; quant à leurs raies en émission, elles demeurent invisibles, car elles sont purement et simplement noyées dans le rayonnement intense du noyau.

En étendant aux quasars ce concept d'unification qui fut élaboré grâce aux galaxies de Seyfert, on recueille l'ensemble des phénomènes. La seule différence entre Seyfert et quasars est la distance et la force du phénomène. Ce schéma est séduisant, mais suppose une certaine agilité d'esprit pour obtenir un modèle qui reproduise toutes les situations observées - dont toutes n'ont pas été décrites ici.