Un phare puissant dans un brouillard épais paraît faible, tandis qu’une petite flamme dans un air limpide se voit à des kilomètres. Une bizarrerie similaire a plongé les astrophysiciens dans la perplexité il y a près d’un demi-siècle. En 1977, l’astronome Jack Baldwin, en étudiant la spectroscopie (la lumière décomposée en couleurs) d’un quasar, a remarqué que plus la galaxie — un trou noir supermassif tapi en son centre — est brillante, plus les raies d’émission du magnésium sont faibles. Ces raies naissent dans le gaz chaud qui entoure le trou noir. On aurait pu croire qu’une source puissante brillerait davantage à toutes les longueurs d’onde, mais au contraire, elle atténue précisément ces raies.

La solution est venue lorsque les astronomes ont analysé les données de 41 159 quasars, collectées par le Sloan Digital Sky Survey et le radiotélescope LOFAR. Il s’est avéré que tout dépend de la densité du gaz. Ce gaz se trouve dans ce qu’on appelle la région à raies larges — un nuage dense tourbillonnant autour du trou noir supermassif. C’est là que naissent les raies du magnésium. Le gaz dense agit comme un brouillard : plus il est épais, plus le rayonnement est diffusé et plus les raies s’estompent sur le fond brillant.

Le mécanisme clé est le taux d’Eddington. Ce nombre indique avec quelle voracité le trou noir absorbe la matière. Plus il croît vite, plus son rayonnement puissant repousse le gaz. Le gaz se densifie, et les raies du magnésium s’estompent, comme les détails dans un épais brouillard. C’est ainsi que l’effet Baldwin s’affaiblit.

Cette découverte ne fait pas qu’élucider une vieille énigme. Désormais, le spectre d’un quasar n’est pas seulement la lumière d’un phare lointain, mais aussi le récit du brouillard qu’elle traverse. En observant l’intensité des raies du magnésium, les astronomes peuvent estimer la densité du gaz près du trou noir, et donc sa vitesse de croissance et son influence sur la vie de la galaxie tout entière. Le phare et le brouillard sont désormais indissociables.