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Quasars - Faits pour les enfants

Février 2021

Quasars - Faits pour les enfants


Quasar 3C 273, un objet astronomique avec un trou noir supermassif entouré de gaz chauds et de poussière qui est tiré vers le trou noir. [Crédit: Nature]

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Les quasars sont les objets les plus brillants de l'univers.

Nous pouvons sentir la chaleur du soleil à 150 millions de kilomètres (93 millions de miles). Mais une supergéante rouge comme Bételgeuse dégage 40 000 fois plus d'énergie que le Soleil. Un jour, Betelgeuse sera à court de carburant et explosera en supernova. Pendant un certain temps, il brillera aussi brillamment que toute notre galaxie de la Voie lactée.

Un quasar est beaucoup plus brillant qu'une supernova. Elle produit généralement cent fois plus d'énergie qu'une galaxie de cent milliards d'étoiles.

Malgré leur luminosité, au début, personne ne pouvait voir les quasars.

Dans les années 1950, les astronomes utilisant des radiotélescopes ont découvert pour la première fois des quasars. Certains quasars émettent de fortes ondes radio. Pourtant, personne ne savait ce qu'ils étaient parce qu'ils ne pouvaient pas faire correspondre les sources radio avec tout ce qu'ils pouvaient voir.

Les premiers quasars que les astronomes ont vus ressemblaient à des étoiles étranges.

À travers un télescope, les planètes sont des disques, les nébuleuses et les galaxies sont floues et les étoiles ressemblent à des points de lumière. Lorsque l'astronome américain Allan Sandage a vu pour la première fois un quasar, il ressemblait à une étoile, mais son spectre lumineux était étrange.

UNE spectre est le motif de couleurs et de lignes que nous voyons lorsque la lumière est divisée. Les lignes des différents éléments sont étiquetées sur le diagramme. Un spectre indique aux astronomes de quoi est faite l'étoile et à quel point elle est chaude. Mais Sandage a vu un spectre avec des raies qui ne correspondaient à aucune substance connue.

Les quasars sont non seulement incroyablement brillants, mais aussi incroyablement éloignés.

L'astronome néerlandais Maarten Schmidt a d'abord connecté l'une des sources radio inconnues (3C 273) à l'un des étranges objets en forme d'étoile que nous appelons maintenant quasars. Il s'est rendu compte que les raies étranges du spectre étaient de l'hydrogène, mais qu'elles étaient décalées vers le rouge. Cela signifie que les raies se sont rapprochées de l'extrémité rouge du spectre parce que l'objet s'éloignait de nous.

Vous pouvez voir des lignes décalées vers le rouge dans ce diagramme. Le spectre inférieur montre à quoi ressemblent les raies spectrales en laboratoire. Les autres montrent comment ils sont déplacés pour les objets dans l'espace. La quantité de décalage nous indique à quelle vitesse un objet se déplace. [Crédit d'image: © Copyright 2012, via Space Exploratorium.]

Une fois que vous connaissez la vitesse d'un objet, vous pouvez déterminer à quelle distance il se trouve. Schmidt a été étonné de constater que 3C 273 était deux ans et demi milliard à des années-lumière. C’est notre quasar le plus proche, mais nous en connaissons plus de 200 000. Le plus éloigné est à 13 milliards d'années-lumière.

La grande question était: qu'est-ce qui est si brillant que nous pouvons le voir à des milliards d'années-lumière?

La grande réponse est: un trou noir supermassif au cœur d'une galaxie. Une région de la taille du système solaire est responsable de toute l'activité, noyant la lumière du reste de la galaxie.

Un trou noir supermassif a la masse d’un million de soleils ou plus, et il est entouré par un disque de matériau dans lequel il tire. Le matériau tourbillonne à grande vitesse avant de tomber dans le trou noir. Cela produit d'énormes quantités de rayonnement que nous pouvons détecter, même si nous ne pouvons pas voir le trou noir lui-même.

Un télescope est une machine à voyager dans le temps et les quasars sont des indices du passé.

La lumière se déplace à 300 000 kilomètres (186 000 milles) par seconde. C'est rapide, mais c'est un grand univers. Nous ne pouvons rien voir tant que sa lumière ne nous parvient pas. Donc, la lumière d'un quasar à cinq milliards d'années-lumière a mis cinq milliards d'années pour arriver ici. Puisque la Terre a 4,6 milliards d'années, nous voyons le quasar tel qu'il était avant même l'existence de la Terre. Il n'y a pas de quasars à moins de 2,5 milliards d'années-lumière, même s'ils sont communs plus loin.

Il y a des objets semblables à des quasars et des trous noirs dans les galaxies locales.

Bien qu'il n'y ait pas de quasars à proximité, il existe de nombreux objets similaires aux quasars qui sont plus proches de nous que 2,5 milliards d'années-lumière. Nous les appelons Noyaux Galactiques Actifs (AGN). Comme les quasars, ils sont alimentés par des trous noirs supermassifs. Ils se trouvent au centre d'une galaxie et surpassent la galaxie, mais ne sont pas aussi brillants que des quasars.

En fait, il est probable que la plupart des galaxies contiennent un trou noir supermassif. La Voie lactée en a une avec une masse de quatre millions de soleils, mais il n'y a pas assez de carburant pour qu'elle soit active. Les trous noirs ne peuvent attirer que la matière à proximité. Les quasars sont probablement devenus plus faibles à mesure que la matière voisine se raréfiait, et la plupart d'entre eux se sont calmés, laissant des trous noirs moins spectaculaires.

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