Les Quasars sont probablement les représentants les plus connus des Noyaux Galactiques Actifs (AGNs), probablement aussi parce qu'ils apparaissent toujours à nouveau dans les médias. Ils ont une luminosité extrême : les quasars les plus brillants atteignent 1047 erg/s - ce qui correspond à cent mille milliards de luminosities solaires et dépasse de loin les galaxies normales ! En principe, les quasars montrent cette activité à toutes les longueurs d'onde du spectre électromagnétique. Les quasars sont connus d'un large public pour leurs distances incroyablement longues, de l'ordre de millions ou de milliards d'années-lumière. Cela signifie aussi qu'ils ont dû se former très tôt dans l'univers. Les modèles de formation des galaxies sont donc un défi pour les cosmologistes.
Quasar contre QSO
Clarifions d'abord les noms : Quasar est un mot artificiel provenant d'une source radio presque stellaire, c'est-à-dire que les quasars sont radio-haut (haute luminosité radio). L'abréviation QSO représente un objet presque stellaire qui est radio-transparent (faible luminosité radio). Les termes Quasar et QSO sont souvent utilisés comme synonymes dans la littérature, mais en réalité ils désignent des objets cosmiques différents ! Quasar est souvent utilisé comme terme générique pour les deux.
Histoire de la découverte
Des quasars ont été découverts par radioastronomie en 1960 (3C 48, 16.mag). Au début, ils ressemblaient à des étoiles : ils ressemblaient à un point de lumière qui ne pouvait être résolu avec des télescopes. Le télescope spatial Hubble (HST) a finalement photographié les galaxies hébergées par les quasars pour la première fois en 1996 (Figure ci-dessus à droite, Crédit : Bahcall et al, STScI/NASA, 1996). Il était donc clair que les quasars sont les noyaux lumineux des galaxies : les quasars sont incorporés dans les galaxies hôtes. Dans le cas des quasars, les galaxies hôtes peuvent avoir tout type de Hubble. Cependant, il existe un groupe particulier de galaxies elliptiques, c'est-à-dire des systèmes stellaires très développés.
Le moteur Quasar
Du point de vue de l'astrophysique théorique, les quasars sont des objets d'étude très intéressants. Le plus grand mystère : d'où vient cette incroyable luminosité ? Il est immédiatement apparu clairement que l'observation ne pouvait s'expliquer par la fusion thermonucléaire, comme c'est le cas à l'intérieur des étoiles.
Les théoriciens ont présenté un modèle physique du milieu à la fin des années 60, immédiatement après la découverte des quasars. Les astrophysiciens russes Yakov B sont parmi les pionniers de cette idée. Zel'dovich & Igor D. Novikov (1964), le physicien nucléaire autrichien Edwin E. Il salnitro (1964) et l'astrophysicien britannique Donald Lynden-Bell (1969). Ils ont expliqué l'énorme luminosité grâce à la croissance sur un trou noir supermassif. C'est précisément le paradigme de toutes les NGA aujourd'hui solidement enracinées. La croissance est le mécanisme le plus efficace pour produire de l'énergie rayonnante à partir de la matière liée à la gravité. La façon dont il fonctionne en détail est calculée dans l'élément Luminosité d'Eddington. Les Quasars sont proches de la limite d'Eddington.
Le sort de la matière tombant dans un trou noir est simulé avec des ordinateurs modernes à haute performance. Ces simulations par supercalculateur utilisent des méthodes de magnétohydrodynamique et de relativité générale. À proximité du trou, il fait très chaud, de sorte que la matière incidente devient un plasma composé d'électrons et d'ions. Ce plasma se déplace dans un trou noir sous l'influence de champs électriques et de champs magnétiques sur fond d'espace-temps courbe. En astrophysique, il est maintenant clair que la rotation du trou joue un rôle important (voir la solution de Kerr). La croissance est associée à des effets magnétiques importants dans le flux de croissance, par exemple à l'instabilité de la rotation magnétique et à la catapulte magnétique de la matière, qui est ensuite regroupée en jets AGN relativistes. Le scénario est décrit en détail dans l'entrée sur les trous noirs supermassifs.
Les spectres de cette matière incidente suivent en théorie avec une deuxième étape : les dynamiques du plasma maintenant connues sont utilisées pour calculer les processus de rayonnement (comptonisation, rayonnement synchrotron, bremsstrahlung ; transport du rayonnement en général). Le couplage direct du transport du rayonnement covariant aux équations hydrodynamiques ou magnétohydrodynamiques est meilleur, mais numériquement plus complexe. Actuellement, des astrophysiciens théoriciens du monde entier travaillent sur une solution cohérente à ce problème. Les premiers travaux dans le domaine de la magnétohydrodynamique relativiste générale (GRMHD) sont de Koide et al. 1999, De Villiers & Hawley 2002, Gammie et al. 2003, Semenov et al. 2004.