La semaine dernière, les astronomes de l'Université de Yale ont rapporté avoir vu quelque chose d'inhabituel: une balise apparemment immuable des confins de l'Univers est devenue silencieuse. Cette source de lumière relique, un quasar situé dans la région de notre ciel connue sous le nom d'équateur céleste, est devenue de façon inattendue 6-7 fois plus faible au cours de la première décennie du 21e siècle. Grâce à ce changement spectaculaire de luminosité, les astronomes ont maintenant une occasion sans précédent d'étudier à la fois le cycle de vie des quasars et des galaxies qu'ils appelaient autrefois leur maison.
Un quasar provient d'une galaxie éloignée (et donc très ancienne) qui contenait autrefois un trou noir supermassif central et rotatif - ce que les astronomes appellent un noyau galactique actif. Cette bête en rotation a englouti voracement de grandes quantités de gaz ambiant et de poussière, soulevant les matériaux environnants et les envoyant en streaming hors de la galaxie à des vitesses fulgurantes. Les quasars brillent parce que ces anciens jets ont atteint d'énormes énergies, donnant ainsi naissance à un torrent de lumière si puissant que les astronomes sont toujours en mesure de le détecter ici sur Terre, des milliards d'années plus tard.
À leur époque, certains noyaux galactiques actifs étaient également suffisamment énergétiques pour exciter des électrons plus éloignés du trou noir central. Mais même dans l'Univers très précoce, les électrons ne pouvaient pas résister à ce genre d'excitation pour toujours; les lois de la physique ne le permettent pas. Finalement, chaque électron retomberait à son état de repos, libérant un photon d'énergie correspondante. Ce cycle d'excitation s'est produit maintes et maintes fois, selon des schémas réguliers et prévisibles. Les astronomes modernes peuvent visualiser ces transitions - et les énergies qui les ont provoquées - en examinant le spectre optique d'un quasar pour les raies d'émission caractéristiques à certaines longueurs d'onde.
Cependant, tous les quasars ne sont pas créés égaux. Alors que les spectres de certains quasars révèlent de nombreuses raies d’émission lumineuses et larges à différentes énergies, les spectres d’autres quasars ne sont constitués que de la variété faible et étroite. Jusqu'à présent, certains astronomes pensaient que ces variations des raies d'émission entre les quasars étaient simplement dues à des différences d'orientation telles qu'elles étaient vues de la Terre; c'est-à-dire que plus un quasar était face à nous, plus les astronomes pouvaient voir de lignes d'émission larges.
Mais tout cela est maintenant remis en cause, grâce à notre ami J015957.64 + 003310.5, le quasar révélé par l'équipe d'astronomes de Yale. En effet, il est désormais plausible que le schéma des raies d’émission d’un quasar change simplement au cours de sa durée de vie. Après avoir rassemblé dix ans d'observations spectrales à partir du quasar, les chercheurs ont observé son changement d'origine de luminosité en 2010. En juillet 2014, ils ont confirmé qu'il était toujours aussi sombre, réfutant les hypothèses qui suggéraient que l'effet était simplement dû à un gaz ou à de la poussière intervenant . "Nous avons examiné des centaines de milliers de quasars à ce stade, et maintenant nous en avons trouvé un qui est désactivé", a expliqué C. Megan Urry, co-auteur de l'étude.
Comment cela arriverait-il, demandez-vous? Après avoir observé la pénurie comparable de larges raies d'émission dans son spectre, Urry et ses collègues pensent qu'il y a longtemps, le trou noir au cœur du quasar a simplement suivi un régime. Après tout, un noyau galactique actif qui consommerait moins de matière générerait moins d'énergie, donnant lieu à des jets de particules plus faibles et moins d'atomes excités. «La source d’énergie est devenue faible», a expliqué Stephanie LaMassa, chercheuse principale de l’étude.
LaMassa a poursuivi: «Parce que le cycle de vie d'un quasar est l'une des grandes inconnues, en attraper un en changeant, au cours d'une vie humaine, est incroyable.» Et puisque le cycle de vie des quasars dépend du cycle de vie des trous noirs supermassifs, cette découverte peut aider les astronomes à expliquer comment ceux qui se trouvent au centre de la plupart des galaxies évoluent au fil du temps - y compris le Sagittaire A *, le trou noir supermassif au centre de notre propre Voie lactée.
"Même si les astronomes étudient les quasars depuis plus de 50 ans, il est excitant que quelqu'un comme moi, qui a étudié les trous noirs pendant près d'une décennie, puisse trouver quelque chose de complètement nouveau", a ajouté LaMassa.
Les recherches de l'équipe seront publiées dans un prochain numéro de The Astrophysical Journal. Une pré-impression du document est disponible ici.
