Les quasars sont parmi les objets les plus brillants de l'Univers. Les plus brillants sont si lumineux qu'ils éclipsent un billion d'étoiles. Mais pourquoi? Et que nous dit leur luminosité sur les galaxies qui les hébergent?
Pour tenter de répondre à cette question, un groupe d'astronomes a jeté un nouveau regard sur 28 des quasars les plus brillants et les plus proches. Mais pour comprendre leur travail, nous devons reculer un peu, en commençant par les trous noirs supermassifs.
Un trou noir supermassif (SMBH) est un trou noir avec plus d'un million de masses solaires. Ils peuvent aussi être beaucoup plus grands que cela; jusqu'à des milliards de masses solaires. L'une de ces entités réside au centre de la plupart des galaxies, à l'exclusion des galaxies naines et similaires.
Ils sont le résultat de l'effondrement gravitationnel d'une étoile massive, et ils occupent un espace sphéroïdal duquel rien, pas même la lumière, ne peut s'échapper.
La Voie lactée possède l'une de ces SMBH. Ça s'appelle Sagittaire A-star (Sgr A *) et c'est environ 2,6 millions de masses solaires. Mais Sgr A * est plutôt calme pour une SMBH. D'autres SMBH sont beaucoup plus actifs, et ils sont appelés noyaux galactiques actifs (AGN.)
Dans un AGN, le trou noir accumule activement de la matière, formant un tore de gaz qui se réchauffe. Ce faisant, le gaz émet un rayonnement électromagnétique, que nous pouvons voir. Les AGN peuvent émettre des rayonnements sur tout le spectre électromagnétique.
Il existe des sous-classes d'AGN et une nouvelle étude s'est concentrée sur l'une de ces sous-classes appelées quasars. Un quasar est le type d'AGN le plus puissant, et ils peuvent briller avec la lumière d'un billion de soleils. Mais certains de ces quasars sont cachés derrière leur propre tore, ce qui bloque notre champ de vision. Dans les études sur les quasars, ceux-ci sont ignorés ou omis, car ils sont difficiles à voir.
Mais cela crée un problème, car les omettre de la population des quasars signifie que nous pourrions manquer quelque chose. Cela signifie également que l'une des questions centrales concernant les quasars pourrait ne pas être traitée correctement.
La question est vraiment multiple: ces AGN extrêmement brillants sont-ils alimentés par une accrétion modérée sur des trous noirs extrêmement massifs? Ou sont-ils alimentés par une accrétion extrême sur des trous noirs de masse plus modérée? Ou peut-être que quelque chose d'autre se passe. Sont-ils propulsés par une galaxie hôte en transition d'une galaxie étoilée à quelque chose de plus calme comme une galaxie elliptique? En ignorant ou en omettant les quasars difficiles à voir, il est difficile de trouver des réponses.
Une équipe d'astronomes a examiné 28 AGN à la fois proches et parmi les plus lumineux. La plupart d'entre eux se trouvaient dans des galaxies elliptiques. Le seul critère pour les choisir était l'activité intense dans leurs noyaux. Leurs émissions radioélectriques s'étendent sur des dizaines de milliers et leurs masses couvrent également une large gamme. Les astronomes voulaient savoir si ces AGN brillants avaient d'autres qualités distinctives qui les distingueraient d'une AGN obscurcie par une luminosité plus faible.
Qu'ont-ils trouvé?
Ce sont des résultats intrigants et surprenants dans cette étude. Certains des résultats semblent être en accord avec d'autres études, tandis que d'autres vont à contre-courant.
- L'équipe n'a pas d'images pour toutes les galaxies hôtes dans son étude, mais celles pour lesquelles elles ont des images sont toutes des galaxies elliptiques, ou du moins des morphologies dominées par les renflements. Cela contraste avec d'autres études sur les quasars de faible luminosité, ainsi qu'avec l'hypothèse qu'au moins certaines des 28 galaxies hôtes seraient des spirales.
- Les galaxies hôtes couvrent une assez large gamme de masses, avec une concentration de masses relativement élevées. Ces masses plus élevées et les luminosités élevées coïncident avec la transformation des galaxies formatrices d'étoiles actives en galaxies sphéroïdes plus tranquilles.
- Il y a une grande diversité d'émissions radio dans les 28 AGN choisis, ce qui signifie qu'il n'y a pas de «caractéristiques définitives claires et robustes pour notre type de sources», comme on dit dans leur conclusion.
- La plage de luminosité des rayons X et les masses des trous noirs ne peuvent pas expliquer la vaste plage de luminosité des ondes radio.
- Les sources les plus lumineuses et obscurcies de l'échantillon ne sont alimentées ni par des trous noirs de faible masse avec des taux d'accrétion élevés, ni par des trous noirs de grande masse avec des taux d'accrétion plus faibles.
Dans la conclusion de leur article, les auteurs résument leurs conclusions, et il semble que pour l'instant, au moins, il n'y a pas d'explication claire pour ces quasars les plus lumineux qui brillent avec la lumière d'un billion d'étoiles.
«Nous constatons que, en tant que groupe, notre échantillon de certains des AGN obscurcis les plus lumineux dans BASS / DR1 ne présente aucune propriété distinctive en ce qui concerne leurs masses de trous noirs, les ratios d'Eddington et / ou les masses stellaires de leurs galaxies hôtes. "
Ils soulignent également que les galaxies hôtes sont pour la plupart toutes elliptiques, une découverte surprenante. Si cette découverte peut être corroborée par d'autres chercheurs, «… cela peut apporter des preuves indirectes à l'appui de l'idée populaire selon laquelle les époques de croissance intense de SMBH sont liées à la transformation des galaxies des disques (en formation d'étoiles) en elliptiques (éteints) ( c'est-à-dire par le biais de fusions importantes). »
Il y a 21 chercheurs derrière cette étude, dans des institutions comme le Harvard and Smithsonian Center for Astrophysics, l'Université de Tel-Aviv, l'Université de Kyoto, le JPL, l'Observatoire naval, l'ESO et bien d'autres. Les données de leur étude proviennent de l'enquête sur le ciel Swift / BAT de 70 mois et des observations effectuées à l'aide des observatoires Keck, VLT et Palomar. L'étude s'intitule «BAT AGN Spectroscopic Survey - XIII. La nature de l'AGN obscurci le plus lumineux dans l'univers à faible décalage vers le rouge. » Il est publié dans les avis mensuels de la Royal Astronomical Society.
Plus:
- Communiqué de presse: La nature des noyaux galactiques actifs obscurcis
- Document de recherche: BAT AGN Spectroscopic Survey - XIII. La nature de l'AGN obscurci le plus lumineux dans l'univers à faible décalage vers le rouge
- Space Magazine: Comment les trous noirs peuvent-ils briller?
