Les quasars représentent probablement les manifestations les plus impressionnantes de la théorie de la relativité générale d’Einstein. Ce sont d’énormes monstres, éclatant comme des centaines de milliards d’étoiles, puisant leur énergie de la matière chutant vers un trou noir supermassif en rotation. Récemment, on a identifié un quasar qui établit plusieurs records et que l’on observe tel qu’il était il y a 12 milliards d’années. (Avec Futura-Science).

On le sait, Einstein ne croyait pas à l’existence des solutions des équations de la théorie de la relativité générale que nous appelons aujourd’hui des trous noirs. Pour lui, une généralisation de sa propre théorie relativiste de la gravitation montrerait sûrement que ces solutions n’étaient que des artefacts du caractère incomplet de la description de la physique que donnait la relativité générale. Il pensait même de toute façon que physiquement, les trous noirs ne pouvaient pas se former. Robert Oppenheimer finira pourtant par montrer le contraire sur ce dernier point avec ses élèves, à tel point qu’on peut le qualifier de fondateur de la théorie des trous noirs, bien que dans un état encore très rudimentaire par rapport à ce qu’elle deviendra des années 1960 aux années 1970.

Aujourd’hui, nous savons qu’il y a des trous noirs supermassifs, ou pour le moins des objets qui se comportent à bien des égards comme tel dans probablement toutes les grandes galaxies. Ils contiennent au moins un million de masses solaires, sont très probablement en rotation, et quand ils accrètent beaucoup de matière en formant un disque d’accrétion ils produisent alors à l’extérieur de leur horizon des événements (qui délimite une région fermée d’où la lumière ne peut s’échapper ni encore moins la matière sauf avec des effets quantiques) une libération d’énergie prodigieuse qui les rend incroyablement brillants et bien visibles à des milliards d’années-lumière.

L’astre le plus lumineux observé à ce jour

Il s’agit des quasars et une publication dans « Nature Astronomy » vient de faire savoir que des astronomes ayant utilisé le « Very Large Telescope » (VLT) de l’Observatoire européen austral (ESO) ont découvert un quasar brillant qu’ils observent tel qu’il était il y a environ 12 milliards d’année, catalogué sous le numéro J0529-4351. Or ce quasar est non seulement le plus brillant de sa catégorie, mais aussi de l’objet le plus lumineux jamais observé, comme l’explique un communiqué de l’ESO accompagnant l’article de « Nature » qui contient plusieurs commentaires des chercheurs derrière cet article.

Ainsi, Christian Wolf, astronome à l’Australian National University (ANU) et auteur principal de l’étude publiée aujourd’hui, explique que : « Nous avons découvert le trou noir à la croissance la plus rapide connue à ce jour. Il a une masse de 17 milliards de soleils et mange un peu plus d’un soleil par jour. Cela en fait l’objet le plus lumineux de l’Univers connu ».

Samuel Lai, doctorant à l’ANU et coauteur de l’étude, ajoute que « toute cette lumière provient d’un disque d’accrétion chaud qui mesure sept années-lumière de diamètre – il doit s’agir du plus grand disque d’accrétion de l’Univers ». À lui seul, le disque brille comme 500 000 milliards de Soleil en s’étendant sur environ 7 années-lumière, soit 15 000 fois la distance entre le Soleil et l’orbite de Neptune, précise le communiqué de l’ESO (Il y a quelques années on avait détecté un quasar brillant comme 600 000 milliards de Soleil mais cette luminosité était amplifiée d’un facteur 60 environ par une lentille gravitationnelle et ne représentait donc pas la vraie luminosité du quasar).

Un quasar paradoxalement trop brillant pour être détectable

On pourrait penser que les caractéristiques record de J0529-4351 auraient dû permettre sa découverte depuis longtemps mais, en fait, elles ont plutôt joué en sa défaveur. L’illustration la plus frappante de cela peut se constater avec ce qui lui est arrivé avec les observations du satellite Gaia qui scrute un très grand nombre d’étoiles.
Les données de Gaia font ensuite l’objet d’analyse par des algorithmes d’apprentissage automatique. Ces algorithmes avaient bien repéré J0529-4351 mais pour eux, il était trop brillant pour être un quasar et devait donc être une étoile proche pour apparaître aussi lumineux.

Le statut de quasar pour J0529-4351 n’a été établi qu’en 2023 en utilisant des observations du télescope de 2,3 mètres de l’ANU à l’observatoire de Siding Spring en Australie. Pour découvrir qu’il s’agissait du quasar le plus lumineux jamais observé, il a fallu le spectrographe X-shooter du VLT de l’ESO. Il sera étudié encore plus finement dans le futur par l’instrument Gravity+ de l’interféromètre du VLT (VLTI).