Le souffle du quasar : comment un trou noir régente un amas ✛
295 000 mètres par seconde. Même les particules des éjections coronales du Soleil ne filent pas si vite. Pourtant, au cœur de l'amas de galaxies H1821+643, le gaz chaud se déplace exactement à cette vitesse. Le quasar en son centre expire — et son souffle agite tout sur 60 000 années-lumière.
Ce n'est pas une exagération poétique, mais une conséquence directe du fonctionnement d'un trou noir supermassif. Voici le mécanisme : en absorbant de la matière, il en accélère une partie à des vitesses proches de celle de la lumière et la rejette dans l'espace. Ce vent galactique actif peut traverser de part en part la galaxie hôte et se répandre loin dans le milieu interstellaire. Mais jusqu'à récemment, les astronomes ne pouvaient pas mesurer son influence à de telles échelles.
Le résultat a stupéfié : dans le calme amas de Persée, la même raie du fer est deux fois plus étroite. Ici, les ions se dispersent en moyenne à 295 km/s — soit 130 km/s plus vite. Une simple chute gravitationnelle ne produirait pas une telle dispersion. En revanche, l'onde de choc du vent du quasar, en percutant le gaz raréfié, engendre une turbulence de plasma — un chaos de tourbillons que les raies révèlent.
La part d'énergie cinétique de cette turbulence représente 8 % de l'énergie thermique. Et l'énergie totale injectée dans le gaz pendant les phases actives du quasar atteint 10 % de sa luminosité. Quelques pour cent — à première vue, c'est peu. Mais cela suffit exactement à compenser le refroidissement du gaz par rayonnement. Les simulations numériques de l'évolution des galaxies comme IllustrisTNG exigeaient précisément une telle efficacité — et la voici découverte dans la réalité.
Ainsi, le souffle du quasar devient le régulateur de la vie de tout un amas de galaxies. Sans lui, le gaz se refroidirait et s'effondrerait vers le centre, déclenchant une avalanche de formation d'étoiles. Au lieu de cela, le quasar « respire » régulièrement, maintenant le milieu ionisé chaud et ténu pendant des milliards d'années. Et chaque nouvelle expiration se lit dans le déplacement des raies fines — un souffle que l'on peut non seulement entendre, mais aussi voir dans les spectres.
H1821+643 n'est pas seulement le quasar le plus proche de nous dans un amas, c'est aussi l'un des plus puissants : sa luminosité en rayons X est 10 à 100 000 fois supérieure à celle de tout autre quasar dans un environnement similaire. Pourtant, il se trouve dans une phase d'évolution étonnamment « calme » : ses jets sont à peine visibles, et il est classé comme radio-silencieux.