QUASARS

La source d'énergie des quasars

Les radiogalaxies elliptiques ont une structure radio formée de deux lobes symétriques par rapport à la galaxie. Une fraction des radioquasars ont une structure semblable. De plus, un certain nombre de radiogalaxies ont un noyau optique du type Seyfert 1. Tout cela indique que les radiogalaxies ne se distinguent très probablement des radioquasars que par la faiblesse du noyau optique. Nous avons vu que la puissance émise par ces radiosources était négligeable par rapport à celle que l'on trouve dans les domaines optique ou X. Ce qui est plus intéressant, c'est la quantité d'énergie stockée dans ces lobes radio. On a compris depuis bien longtemps que l'émission radio des sources extragalactiques est due au rayonnement d'électrons ultrarelativistes (c'est-à-dire qui sont animés d'une vitesse très proche de celle de la lumière) accélérés dans un champ magnétique. Lorsqu'on connaît la puissance radio d'une source et le volume responsable de cette émission, il est relativement facile de calculer la quantité totale d'énergie stockée dans les lobes radio sous forme de champ magnétique et de particules relativistes. Certaines radiogalaxies sont extrêmement étendues : leur extension totale peut atteindre 10 millions d'années-lumière. L'énergie stockée est considérable ; elle représente l'énergie qui serait libérée par la désintégration totale d'une masse égale à un million de masses solaires ; si cette énergie provenait d'une réaction nucléaire, c'est cent millions de fois la masse du Soleil qui serait nécessaire car le rendement d'une telle réaction (c'est-à-dire la fraction de la masse qui est transformée en énergie) n'excède pas 1 p. 100. Et il ne s'agit là que d'une limite inférieure, pour plusieurs raisons : durant les dizaines ou centaines de millions d'années pendant lesquelles les lobes radio se sont peu à peu formés à partir de l'énergie éjectée du noyau de la galaxie, il y a eu des pertes ; par rayonnement d'abord, mais une fraction des électrons ultrarelativistes a pu également s'échapper des lobes et disparaître dans l'espace intergalactique ; il existe une autre raison, sans doute plus importante encore, qui peut expliquer pourquoi l'énergie totale libérée est supérieure à ce qu'il en reste dans les lobes tels que nous les observons : quel que soit le mécanisme de production d'énergie, il est peu probable que la majeure partie de l'énergie émise le soit sous forme d'électrons relativistes et de champ magnétique. La conclusion inévitable est donc que certains quasars et radiogalaxies contiennent en leur centre une masse qui doit, dans certains cas, dépasser de 10 à 100 millions de fois celle du Soleil, dans un volume très petit comme l'attestent les variations d'éclat rapides observées dans de nombreux quasars. Plusieurs théories ont été élaborées quant à la nature de ce corps massif et compact ; celle qui résiste le mieux aux critiques et que bien des astronomes sont prêts à accepter, bien qu'il n'y ait aucune preuve définitive de sa validité, est qu'il s'agit d'un trou noir. Un trou noir est un corps dont la densité est si élevée que la vitesse de fuite à sa surface (la vitesse qu'il faudrait donner à un projectile pour qu'il puisse échapper à son attraction gravitationnelle) est supérieure à la vitesse de la lumière ; il en résulte que rien, pas même la lumière – les photons –, ne peut s'échapper de tels corps. La vérité oblige à dire que l'existence même de tels objets est encore hypothétique. Pourtant, si l'on admet leur existence, on peut expliquer raisonnablement certaines propriétés des quasars et surtout la puissance énorme de certains d'entre eux.[...]