Pourquoi tous les quasars sont-ils loin?

Publication: lundi 24 mars 2014

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Les quasars, comme celui illustré ici, sont le type de noyau galactique le plus lumineux. Des trous noirs supermassifs grignotant des matériaux proches alimentent les quasars et leurs frères.

ESO / M. Kornmesser

Q: Si les quasars sont des noyaux galactiques actifs, je m'attendrais à ce qu'ils se répartissent de manière aléatoire dans tout l'univers. Pourquoi observe-t-on plutôt des quasars à de grandes distances?

Marek Blas

Sydney, Australie

UNE: La réponse est simple: parce que les quasars lumineux sont encore visibles à grande distance, contrairement aux noyaux galactiques actifs (AGN) plus faibles.

Les quasars sont le sous-ensemble le plus élevé de luminosité (plus de 100 milliards de fois celui du Soleil) et le plus massif (plus de 100 millions de masses solaires) d'AGN. Leurs cousins ​​plus faibles sont généralement appelés galaxies Seyfert (avec des luminosités comprises entre 1 milliard et 100 milliards de fois celle du Soleil et des masses comprises entre 1 million et 100 millions de masses solaires).

Un certain nombre de facteurs concourent à donner l'impression que les quasars se trouvent principalement à de plus grandes distances. Tout d'abord, parce qu'elles sont plus lumineuses, nous pouvons les détecter de plus loin, tandis que les galaxies Seyfert sont plus faibles et donc plus difficiles à voir. Deuxièmement, comme les personnes les plus grandes par rapport à celles de taille moyenne, les quasars sont rares par rapport à leurs homologues de faible luminosité. Troisièmement, le volume d'espace près de la Terre est beaucoup plus petit que celui à de grandes distances, de sorte qu'une seule population uniformément répartie semblerait toujours se situer principalement loin de nous.

La combinaison de ces facteurs nous amène à voir quelques quasars et beaucoup plus de Seyferts à proximité et un renversement progressif à mesure que nous regardons plus loin et ne pouvons plus voir les sources plus faibles. Cependant, la réalité est un peu plus complexe que cette simple image.

Les quasars et autres AGN sont distribués de manière aléatoire dans toutes les directions du ciel mais pas en termes de distance. Nous mesurons généralement les distances dans le décalage vers le rouge, ce qui nous indique à quel point l'expansion cosmique a étiré la lumière d'un objet spécifique; plus elle est étendue, plus la galaxie est éloignée. Les AGN les plus éloignés connus sont autour du redshift 7, ce qui signifie que la lumière se déplace pour nous atteindre depuis 13 milliards d'années. (L'âge actuel de l'univers est d'environ 13,8 milliards d'années.) Nous pensons que les premiers AGN se sont formés autour de décalages vers le rouge de 7 à 10. À ces distances, seuls les plus brillants - les quasars - sont visibles pour nous. Le nombre d'AGN par unité de volume augmente dans les régions de l'univers plus proches de nous, les décalages vers le rouge de 3 à 5. Cette densité culmine à un décalage vers le rouge d'environ 2 (lorsque l'univers était d'environ 3. 3 milliards d'années) et diminue plus tard (plus près de nous). Cela signifie que les AGN ne sont pas distribués au hasard dans tout l'univers.

Nous pensons que les trous noirs supermassifs qui alimentent les AGN mettent un certain temps à se développer avant de «s'allumer» en tant que galaxies actives. Ils atteignent finalement un pic de production d'énergie, puis ils commencent à manquer de carburant car ces trous noirs ont avalé tout le gaz dans leurs galaxies hôtes ou ce matériau s'est transformé en étoiles. Ainsi, les AGN deviennent plus faibles plus tard et finissent par cesser d'être des noyaux galactiques «actifs».

Une autre tournure: les preuves suggèrent que les AGN les plus grands et les plus lumineux (les quasars) croissent le plus rapidement et manquent de carburant plus tôt que les galaxies Seyfert. (Ce phénomène est analogue à l'évolution des étoiles, où les plus massives brûlent rapidement leur carburant [en millions d'années] et explosent en supernovae, tandis que les plus petites comme notre Soleil sont encore d'âge moyen après des milliards d'années.) Nous appelons cette idée de la «réduction cosmique» des AGN: ceux qui sont actifs plus tard sont ceux de faible luminosité et de faible masse. Peut-être que la déclaration initiale selon laquelle les quasars sont pour la plupart à grande distance n'était pas si éloignée de la «vérité» actuelle.

Belinda Wilkes
Smithsonian Astrophysical Observatory, Cambridge, Massachusetts

Source: http://www.astronomy.com
Lien: http://www.astronomy.com/magazine/ask-astro/2014/03/quasars?utm_source=asyfb&utm_medium=social&utm_campaign=asyfb&fbclid=IwAR2vtI8L5kZcgkdcvFWCLaerEguAt6YrYGflumNkZ6p1oCqMQe5lkij5pgc