Introduction
Le terme 'quasar' est la contraction de 'quasi-stellar radio source' (source radio quasi-stellaire). Découverts dans les années 1950-60, ces points lumineux semblaient d'abord être des étoiles ordinaires dans notre galaxie. Cependant, leur analyse spectrale révéla un décalage vers le rouge (redshift) phénoménal, indiquant qu'ils se situaient à des distances cosmologiques inimaginables, et qu'ils émettaient une énergie surpassant celle de centaines de galaxies entières. Les quasars sont aujourd'hui compris comme la phase hyperactive et juvénile de certaines galaxies, où un trou noir supermassif central dévore la matière environnante.
Description
Un quasar est le noyau extrêmement lumineux d'une galaxie lointaine, dit 'galaxie active'. Son moteur est un trou noir supermassif, dont la masse peut atteindre plusieurs milliards de fois celle du Soleil. Ce trou noir est entouré d'un disque d'accrétion, une structure en forme de beignet composée de gaz, de poussière et d'étoiles déchiquetées par les forces de marée gravitationnelles. La matière, en spiralant vers le trou noir, s'échauffe à des températures de plusieurs millions de degrés, émettant un rayonnement intense sur tout le spectre électromagnétique, des ondes radio aux rayons X et gamma. Une partie de la matière n'est pas avalée mais est canalisée et expulsée à des vitesses proches de celle de la lumière sous forme de puissants jets de plasma, perpendiculairement au disque d'accrétion. Ces jets peuvent s'étendre sur des centaines de milliers d'années-lumière.
Histoire
L'histoire des quasars commence avec les premières observations radio dans les années 1950. Des astronomes comme Cyril Hazard et John Bolton identifièrent des sources radio ponctuelles sans contrepartie optique évidente. En 1963, l'astronome néerlandais Maarten Schmidt fit la percée décisive en étudiant l'objet 3C 273. Il déchiffra son spectre, découvrant des raies d'émission fortement décalées vers le rouge. Ce décalage signifiait que 3C 273 n'était pas une étoile proche, mais un objet se déplaçant à une vitesse folle, situé à plus de 2 milliards d'années-lumière. L'énergie nécessaire pour être visible à une telle distance était stupéfiante. La nature exacte des quasars fut débattue pendant des décennies (certains évoquant même des phénomènes locaux) jusqu'à ce que le consensus se forme autour du modèle du trou noir supermassif accrétant de la matière, théorisé dans les années 1970.
Caracteristiques
Les quasars présentent des caractéristiques extraordinaires : 1) **Luminosité** : Ils peuvent être des milliers de fois plus lumineux qu'une galaxie comme la Voie Lactée, émettant l'équivalent de 10^40 watts. 2) **Variabilité** : Leur luminosité peut fluctuer sur des échelles de temps allant de quelques heures à quelques années, ce qui implique que la région centrale émettant cette lumière est très compacte (de la taille de notre système solaire). 3) **Distance et Redshift** : Ils sont observés à des distances correspondant à un âge jeune de l'Univers, souvent plus de 10 milliards d'années-lumière. Leur redshift élevé en fait des sondes de l'Univers primordial. 4) **Spectre** : Leur spectre montre des raies d'émission larges et étroites, produites par le gaz en mouvement rapide et plus lent autour du trou noir. 5) **Jets relativistes** : Beaucoup émettent des jets collimatés de particules chargées, visibles principalement en radio, qui interagissent avec le milieu intergalactique.
Importance
Les quasars sont d'une importance capitale en astrophysique et en cosmologie. D'abord, ils sont des laboratoires uniques pour étudier la physique des conditions extrêmes : gravitation forte, dynamique des plasmas et processus d'accrétion. Ensuite, leur lumière, traversant l'Univers, agit comme une sonde. En analysant les raies d'absorption dans leur spectre (provenant de nuages de gaz intergalactique), les astronomes cartographient la structure à grande échelle du cosmos et étudient l'évolution de la matière ordinaire et des éléments lourds. Leur présence dans l'Univers jeune indique que des trous noirs supermassifs se sont formés et ont grandi très rapidement après le Big Bang, posant un défi aux théories de formation galactique. Enfin, les quasars 'éteints' que nous observons dans les galaxies proches, comme celle d'Andromède ou la nôtre, confirment que la phase de quasar est une étape transitoire mais probablement universelle dans l'évolution des grandes galaxies.
