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Le cosmos regorge de merveilles, depuis les queues scintillantes des comètes jusqu'à l'éclat cataclysmique des supernovae. Pourtant, rien n’éclipse le cœur dynamique d’un noyau galactique actif (AGN). Chaque galaxie abrite en son cœur un trou noir supermassif. Alors que les trous noirs de masse stellaire pèsent environ dix fois celui du Soleil, les géants supermassifs – des millions de fois plus denses – peuvent attirer des étoiles et des gaz qui spiralent vers l’intérieur, chauffant à des températures extrêmes et libérant une vaste énergie à travers le spectre électromagnétique. Ce processus d'accrétion est ce qui distingue les galaxies actives des galaxies au repos.
Les galaxies actives se révèlent à travers des signatures spectrales distinctives. Alors que les galaxies normales émettent une lumière qui représente simplement la somme de leurs populations stellaires, les AGN rayonnent bien au-delà, s'étendant souvent dans les bandes radio et X. À l'extrême extrémité du spectre se trouvent les quasars et les blazars, les phares les plus brillants connus de la science.
Les quasars et les blazars proviennent des trous noirs les plus massifs des centres galactiques. Lorsque de grandes quantités de matière sont acheminées vers le trou noir, un disque d’accrétion se forme :un vortex tourbillonnant de gaz en orbite à des vitesses supérieures à 53 milliards de kilomètres par heure. Les forces de friction et magnétiques à l'intérieur du disque chauffent le matériau à des millions de degrés, produisant des luminosités qui éclipsent l'ensemble de leurs galaxies hôtes.
En raison de leur luminosité écrasante, les galaxies hôtes des quasars et des blazars sont souvent obscurcies. Les premières détections dans les années 1950 provenaient d'enquêtes radio, révélant des sources radio anormales invisibles à l'œil nu. Des observations optiques ultérieures les ont montrés sous la forme de points nébuleux et faibles, ce qui a conduit au terme d'objets radio quasi-stellaires, abrégé en « quasar ».
[Image présentée par ESO/L. Calçada via Flickr | Recadré et mis à l'échelle | CC PAR 4.0]
Pour comprendre la distinction, considérons la hiérarchie des AGN. Une galaxie avec un disque d'accrétion lumineux est considérée comme un quasar. Dans environ 10 % des quasars, de puissants champs magnétiques canalisent des parties de la matière entrante vers des jets relativistes qui jaillissent des pôles du trou noir.
Normalement, ces jets sont orientés à l’opposé de la Terre, mais dans les rares cas de blazar, le jet pointe presque directement vers nous. Cet alignement amplifie la luminosité apparente, rendant les blazars encore plus lumineux – et beaucoup moins courants – que les quasars. À ce jour, les astronomes ont catalogué plus d'un million de quasars, tandis que moins de 3 000 blazars ont été identifiés.
Malgré leur extrême luminosité, les quasars et les blazars sont si éloignés qu’ils nécessitent de puissants télescopes pour être observés. Le blazar le plus proche se trouve à environ 400 millions d’années-lumière; le quasar le plus brillant connu, un objet ancien distant de 12 milliards d'années-lumière, brille environ 500 billions de fois plus lumineux que le Soleil.