Des astrophysiciens de l'Université de Bath ont développé une nouvelle méthode pour localiser des objets extragalactiques extrêmement rares. Ils espèrent que leur technique pour trouver des « quasars à apparence changeante » permettra aux scientifiques de faire un pas de plus vers la percée de l'un des plus grands mystères de l'univers :la croissance des trous noirs supermassifs. On pense que les quasars sont responsables de la régulation de la croissance des trous noirs supermassifs et de leurs galaxies hôtes.

Un quasar est une région de luminosité spectaculaire au centre d'une galaxie, alimenté par un trou noir supermassif - le plus grand type de trou noir, avec une masse qui dépasse celle de notre soleil de millions ou de milliards. Il y a un trou noir supermassif au centre de la Voie lactée.

Les quasars à aspect changeant passent rapidement d'un état de haute luminosité à un état de faible luminosité, et les scientifiques doivent encore comprendre pourquoi. Lorsque la luminosité est réduite, un quasar est trop faible pour être vu dans le contexte de la galaxie hôte, ce qui rend difficile pour les scientifiques de l'espace de le trouver ou le trou noir supermassif auquel il est connecté.

La nouvelle méthode de détection permettra aux chercheurs de trouver des quasars subissant des changements extrêmes de luminosité, et donc de créer un recensement plus complet des trous noirs supermassifs. La prochaine étape sera d'étudier les causes des interrupteurs de luminosité, pour donner aux scientifiques une meilleure compréhension de la croissance des trous noirs supermassifs. De là, des indices sont susceptibles d'émerger sur l'enchaînement des événements qui donnent lieu à la croissance des galaxies, car l'énergie produite par les trous noirs supermassifs peut affecter le destin des galaxies.

Astrophysicien Dr. Carolin Villforth, qui a participé à la recherche, a déclaré:"Ces quasars et trous noirs supermassifs sont extrêmement importants pour l'évolution des galaxies - plus nous en apprenons sur eux, plus nous comprenons comment ils influencent la croissance des galaxies."

Que sont exactement les quasars ?

Les quasars sont la source de lumière persistante la plus lumineuse de l'univers. De nombreuses galaxies, y compris le nôtre, on pense en avoir un, et les astrophysiciens en ont identifié plus d'un million au total.

Les quasars se forment lorsque la matière gazeuse est attirée par les forces de gravitation vers un trou noir supermassif. Alors que ce gaz s'approche du trou noir, il forme un « disque d'accrétion » qui orbite autour du trou noir. L'énergie est libérée du disque sous forme de rayonnement électromagnétique, et c'est ce rayonnement qui produit la luminosité du quasar.

Le disque d'accrétion est entouré d'un épais beignet poussiéreux qui masque une grande partie de l'émission du quasar. Parce que la structure poussiéreuse est très grande, le niveau d'obscurcissement ne doit pas changer à l'échelle humaine, cependant, un quasar d'apparence changeante peut sembler passer du clair au sombre rapidement (en l'espace d'une année humaine), ce qui serait très surprenant si c'était vrai. La création d'une liste plus complète de quasars d'apparence changeante serait une étape majeure vers la compréhension des raisons de ces transitions apparentes.

Les efforts précédents pour identifier les quasars à aspect changeant se sont appuyés sur la variabilité dans une large gamme de longueurs d'onde - une technique appelée variabilité photométrique, qui est connu pour manquer les quasars de faible luminosité. Les chercheurs de Bath ont utilisé des données spectroscopiques pour évaluer les changements dans de très petites gammes de longueurs d'onde, leur permettant de détecter les quasars d'apparence changeante qui avaient été manqués par les recherches photométriques. En utilisant cette technique, ils ont repéré quatre quasars d'apparence changeante à des millions d'années-lumière de la Terre. Tous les quatre étaient trop sombres pour être détectés par des recherches photométriques. Les efforts d'identification antérieurs n'avaient trouvé que deux de ces quasars dans la même zone.

Ancien étudiant en MPhys à Bath, Bart Pott, qui a dirigé la recherche, a expliqué :« Nous avons pris un ensemble de données précédent et appliqué notre nouvelle méthode pour voir si nous pouvions identifier de nouveaux quasars changeants que d'autres avaient manqués. Cela nous a donné un plus grand ensemble de quasars à aspect changeant pour une étude plus approfondie, et validé que notre méthodologie était plus sensible que d'autres, ce qui était super. Cela montre que notre méthodologie est plus sensible à une luminosité plus faible."

Il a ajouté :« En fin de compte, cette découverte apportera quelque chose à la communauté universitaire qui étudie les quasars. Cela aidera d'autres personnes à poursuivre leurs recherches sur les raisons pour lesquelles ce type spécifique de quasar passe par des commutateurs de luminosité. Nous aidons notre communauté à trouver des réponses importantes aux grandes questions."

"Une recherche systématique de quasars à aspect changeant dans SDSS-II utilisant des spectres de différence" est publiée dans Astronomie &Astrophysique .