L'ESA en collaboration avec la NASA viennent de publier une belle photographie en haute résolution du champ du Quasar Jumeau 8C 0957+561 prise récemment par le Télescope Spatial Hubble.
Rappel historique
En 1979, des astronomes ont découvert dans un amas de galaxies de la constellation de la Grande Ourse un objet quasi stellaire (QSO) d'apparence double.
Etudié au télescope optique, en proche infrarouge et au radiotélescope pendant plus de 30 ans, il s'avéra que cet objet était éloigné de plusieurs milliards d'années-lumière et rayonnait beaucoup plus que les galaxies ordinaires situées à la même distance.
Il fut classé parmi les quasars et baptisé 8C 0957+561 par référence à ses coordonnées équatoriales (époque 1950).
Sur la photo suivante prise par Hubble en lumière blanche (V à 555 nm) et proche infrarouge (I à 814 nm), le double quasar est ce qui ressemble à une étoile double bleue située près du centre. L'ESA a intitulé cette photographie "La double prise".
Rappel historique
En 1979, des astronomes ont découvert dans un amas de galaxies de la constellation de la Grande Ourse un objet quasi stellaire (QSO) d'apparence double.
Etudié au télescope optique, en proche infrarouge et au radiotélescope pendant plus de 30 ans, il s'avéra que cet objet était éloigné de plusieurs milliards d'années-lumière et rayonnait beaucoup plus que les galaxies ordinaires situées à la même distance.
Il fut classé parmi les quasars et baptisé 8C 0957+561 par référence à ses coordonnées équatoriales (époque 1950).
Sur la photo suivante prise par Hubble en lumière blanche (V à 555 nm) et proche infrarouge (I à 814 nm), le double quasar est ce qui ressemble à une étoile double bleue située près du centre. L'ESA a intitulé cette photographie "La double prise".
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| Le double quasar 8C 0957+561 photographié par le Télescope Spatial Hubble. Le Nord est dans le coin supérieur gauche. Tous les petites taches allongées sont des galaxies, il y en a des centaines ! Document ESA/NASA/HST. |
L'analyse détaillée révèle trois composantes : une composante A, bleutée, séparée de 17" d'une composante B également bleutée. Sur l'agrandissement, on constate que B est associée à un objet plus pâle et doré distant d'à peine 5.7".
Étrangement, les composantes A et B ont la même couleur, présentent la même magnitude (M rouge=17.0 et 17.0, M bleu=16.7 et 17.0), les mêmes raies spectrales et le même décalage Doppler (Z=1.405) évalué à partir des fortes raies d'émissions du C IV, C III, O IV, He II et du Mg II identifiées dans la partie infrarouge du spectre.
D'abord situé à un peu moins de 14 milliards d'années-lumière, la distance de ce double quasar a été réestimée à 7.8 milliards d'années-lumière et est animé d'une vitesse de 210000 km/s !
Etant donné qu'on observe des fluctuations lumineuses (microlensing) entre 0.05 et 0.3 magnitudes en quelques mois et même en 12 heures (R.Schild et al., 2003), le diamètre optique de ce quasar ne doit pas dépasser 0.3 années-lumière.
Schild et son équipe ont également découvert un champ magnétique émis par un corps hypermassif situé dans son noyau ainsi qu'un jet à plus 8000 U.A. du centre qui s'étend sur 1000 U.A.
Pour rayonner avec un tel éclat d'aussi loin (et donc depuis aussi longtemps), sa puissance doit être phénoménale et ne peut être entretenue que par un processus différent de la nucléosynthèse.
Actuellement, seul un mécanisme faisant appel à un trou noir hypermassif peut expliquer une telle dépense d'énergie et de telles manifestations.
Quant au petit objet lumineux associé à B et irradiant une lumière diffuse, baptisé YGKOW G1, il présente un décalage Doppler Z=0.355 et se situe à environ 3.7 milliards d'années-lumière. C'est une galaxie.
L'effet d'une lentille gravitationnelle
Comment expliquer cette configuration atypique et l'existence de deux objets bleutés quasiment identiques si loin dans l'univers ?
D'abord les couleurs. Cette photographie ne représente que les composantes verte et proche infrarouge, ce qui fausse les couleurs naturelles.
Ceci dit, nous savons que les quasars sont des corps célestes très anciens (il n'en existe pas à courte distance) qui émettent énormément de rayonnements; un seul quasar rayonne autant que plusieurs milliers de galaxies réunies. Sa forte brillance vient de toute l'énergie qu'il libère dans les hautes fréquences.
En revanche, quand une galaxie contient une majorité de vieilles étoiles rouges-orangées, elle prend une tonalité jaunâtre ou dorée.
Dans ce cas ci, la petite différente de 0.3 magnitudes mesurée en lumière bleu entre les deux quasars permet de dire que l'image la plus brillante est amplifiée environ 4 fois.
Si on fait l'hypothèse qu'il existe un objet massif entre nous et le quasar A qui dévie les rayons lumineux, dans ce cas B ne serait qu'un reflet, l'image à peine déformée du quasar A.
Le paramètre d'impact de la lentille gravitationnelle G1 indique que son diamètre angulaire est environ 8 fois celui de l'image du quasar B ainsi qu'on le voit ci-dessous sur des images infrarouge et verte traitées en fausses couleurs.
Compte tenu du décalage Doppler et des paramètres de la lentille gravitationnelle, on estime que la galaxie G1 mesure moins de 100 000 années-lumière (30 kpc) mais représente une masse d'environ 10000 milliards de soleils, c'est une masse gigantesque (la Voie Lactée "pèse" environ 250 milliards de soleils) qui explique qu'elle soit capable de courber les rayons lumineux.
Le noyau de cette galaxie, qui semble être une galaxie de Seyfert (à noyau actif), est situé à moins de 0.5" dans la ligne de visée entre le quasar et l'observateur (on ne peut pas la résoudre). Une telle coïncidence est très rare; on l'observe une fois sur mille quasars.
Astrophotographie
A l'intention des amateurs, ce double quasar brille à la magnitude 16.7 (coordonnées AD: 10h 01m 20.99s Déc: +55° 53′ 56.5″). Il n'est donc pas visible au télescope mais uniquement par photographie.
Précisons que même un télescope de 400 mm de diamètre qui permet des grossissements de 900 à 1000x n'atteint que la 16eme magnitude.
Étrangement, les composantes A et B ont la même couleur, présentent la même magnitude (M rouge=17.0 et 17.0, M bleu=16.7 et 17.0), les mêmes raies spectrales et le même décalage Doppler (Z=1.405) évalué à partir des fortes raies d'émissions du C IV, C III, O IV, He II et du Mg II identifiées dans la partie infrarouge du spectre.
D'abord situé à un peu moins de 14 milliards d'années-lumière, la distance de ce double quasar a été réestimée à 7.8 milliards d'années-lumière et est animé d'une vitesse de 210000 km/s !
Etant donné qu'on observe des fluctuations lumineuses (microlensing) entre 0.05 et 0.3 magnitudes en quelques mois et même en 12 heures (R.Schild et al., 2003), le diamètre optique de ce quasar ne doit pas dépasser 0.3 années-lumière.
Schild et son équipe ont également découvert un champ magnétique émis par un corps hypermassif situé dans son noyau ainsi qu'un jet à plus 8000 U.A. du centre qui s'étend sur 1000 U.A.
Pour rayonner avec un tel éclat d'aussi loin (et donc depuis aussi longtemps), sa puissance doit être phénoménale et ne peut être entretenue que par un processus différent de la nucléosynthèse.
Actuellement, seul un mécanisme faisant appel à un trou noir hypermassif peut expliquer une telle dépense d'énergie et de telles manifestations.
Quant au petit objet lumineux associé à B et irradiant une lumière diffuse, baptisé YGKOW G1, il présente un décalage Doppler Z=0.355 et se situe à environ 3.7 milliards d'années-lumière. C'est une galaxie.
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| Gors-plan sur le quasar double 8C 0957+561. Document ESA/NASA/HST. |
Comment expliquer cette configuration atypique et l'existence de deux objets bleutés quasiment identiques si loin dans l'univers ?
D'abord les couleurs. Cette photographie ne représente que les composantes verte et proche infrarouge, ce qui fausse les couleurs naturelles.
Ceci dit, nous savons que les quasars sont des corps célestes très anciens (il n'en existe pas à courte distance) qui émettent énormément de rayonnements; un seul quasar rayonne autant que plusieurs milliers de galaxies réunies. Sa forte brillance vient de toute l'énergie qu'il libère dans les hautes fréquences.
En revanche, quand une galaxie contient une majorité de vieilles étoiles rouges-orangées, elle prend une tonalité jaunâtre ou dorée.
Dans ce cas ci, la petite différente de 0.3 magnitudes mesurée en lumière bleu entre les deux quasars permet de dire que l'image la plus brillante est amplifiée environ 4 fois.
Si on fait l'hypothèse qu'il existe un objet massif entre nous et le quasar A qui dévie les rayons lumineux, dans ce cas B ne serait qu'un reflet, l'image à peine déformée du quasar A.
Le paramètre d'impact de la lentille gravitationnelle G1 indique que son diamètre angulaire est environ 8 fois celui de l'image du quasar B ainsi qu'on le voit ci-dessous sur des images infrarouge et verte traitées en fausses couleurs.
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| Les composantes du quasar 8C 0957+561. La composante A est le quasar tandis que B est son image créée par la galaxie faisant office de lentille gravitationnelle. |
Le noyau de cette galaxie, qui semble être une galaxie de Seyfert (à noyau actif), est situé à moins de 0.5" dans la ligne de visée entre le quasar et l'observateur (on ne peut pas la résoudre). Une telle coïncidence est très rare; on l'observe une fois sur mille quasars.
Astrophotographie
A l'intention des amateurs, ce double quasar brille à la magnitude 16.7 (coordonnées AD: 10h 01m 20.99s Déc: +55° 53′ 56.5″). Il n'est donc pas visible au télescope mais uniquement par photographie.
Précisons que même un télescope de 400 mm de diamètre qui permet des grossissements de 900 à 1000x n'atteint que la 16eme magnitude.
Voici une photographie amateur indiquant la position du double quasar (la flèche) par rapport à la galaxie NGC 3079 (coordonnées AD: 10h 01m 57.8s, Déc: +55° 40' 47.2") de magnitude 11 située à environ 50 millions d'années-lumière et qui mesure moins de 8' :
La carte du ciel correspondant (le Nord est en haut): |
| La galaxie spirale barrée NGC 3079 et le double quasarQSO 0957+561. Le Nord est à droite. Document Robert Gendler. |
Pour plus d'information
Consultez sur le site LUXORION l'article sur les lentilles gravitationnelles dans le chapitre consacré à la théorie de la Relativité et celui sur les quasars.
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