Quàsar: què és?

Clic per engrandir. Aquesta il·lustració és la d'una galàxia llunyana amb un quàsar actiu al centre.
Un quàsar emet unes quantitats inusualment grans d'energia generada per un forat negre supermassiu
alimentat per l'acreció de matèria. Crèdit: NASA, ESA i J. Olmsted (STScl)

Els quàsars són estrelles llunyanes, que apareixen com a estrelles molt brillants quan s'observen amb un telescopi, però que ara se sap que són exemples dels anomenats nuclis galàctics actius (Active Galactic Nuclei o AGN, en anglès), que no són necessàriament tan lluminosos com quàsars. Tenim totes les raons per creure que la seva energia prodigiosa prové de l'acreció de matèria fent girar forats negres Kerr supermassius, que poden contenir milions o milers de milions de masses solars com M87, recentment fotografiades. per membres de la col·laboració Event Horizon Telescope.

Podeu triar l'idioma de subtitulació a la configuració del video. En aquest extracte de la plataforma
TV-Web-cinema “From Big Bang to Life”, que recull els descobriments en el camp de l'astrofísica i la
cosmologia, Jean-Pierre Luminet ens parla dels quàsars. Crèdit: Jean-Pierre Luminet, YouTube.

Estrelles 5 milions de vegades més brillants que el Sol

El descobriment de fonts de ràdio quasi estel·lars, "quàsars", segons el nom proposat el 1964 per l'astrofísic d'origen xinès Hong-Yee Chiu, va començar a partir de 1963 quan Maarten Schmidt, un astrònom holandès, va publicar amb el seu col·lega John Beverly Oke a la revista Nature els resultats de les observacions que havien fet utilitzant especialment la tècnica de les ocultacions. Van intentar determinar la contrapartida òptica d'una potent font de ràdio descoberta uns anys abans per un altre astrònom, Allan Sandage. La font havia estat batejada 3C 273, la qual cosa significa que era l'objecte número 273 del tercer catàleg de fonts de ràdio de Cambridge.

El document de Schmidt i Oke va ser un tro ​​al cel de l'astrofísica i la cosmologia. L'anàlisi espectral de l'estrella que havien identificat en el visible a la constel·lació de la Verge va revelar línies d'emissió d'hidrogen fortament desplaçades cap al vermell. Això significava que el que semblava una estrella es trobava fora de la Via Làctia, però sobretot a una distància cosmològica. 

Clic per engrandir. Imatge òptica del quàsar 3C 273, la més brillant mai observada, obtinguda amb
el telescopi espacial Hubble. El quàsar resideix al cor d'una galàxia el·líptica gegant a la constel·lació
de la Verge, a una distància d'uns 2.500 milions d'anys llum. Un corrent de material de les regions centrals
de la galàxia és visible a l'esquerra de la imatge. Crèdit: CNRS, ESA, Hubble i NASA 

De fet, 3C 273 es trobava a més de 2.400 milions d'anys llum de la nostra galàxia, la qual cosa significa que per ser observable a una distància tan pròpiament cosmològica, allò que semblava una estrella havia de tenir una lluminositat absolutament prodigiosa, que superava els 5 milions de vegades la del Sol, o dit d'una altra manera, era equivalent a 1.000 vegades els centenars de milers de milions d'estrelles de la nostra Via Làctia!

Això vol dir que 3C 273 semblaria gairebé tan brillant al cel com el Sol si estigués situat al lloc de l'estrella Pòl·lux, a uns 10 parsecs o només a uns 30 anys llum de distància.

Quàsars i cosmologia

Aquest descobriment d'una  font de ràdio quasi estel·lar va demostrar que l'univers era diferent en el passat i, per tant, estava evolucionant. Això no era possible dins del model cosmològic estàndard de l'època, segons el qual, encara que s'expandís, l'univers hauria de semblar sense canvis a tots els seus observadors, independentment de la seva posició en el temps. D'altra banda, l'existència de 3C 273 estava perfectament d'acord amb la teoria del Big Bang, ja que va predir que si observem objectes a distàncies prou grans, ens retrocedíem cada cop més al passat i a la història d'un univers en evolució. Per tant, era normal observar un univers a milers de milions d'anys llum de distància l'aspecte del qual difereix del que tenia fa només unes desenes de milions d'anys, per tant en l'entorn proper a la Via Làctia.

Audio en francès. Les galàxies neixen d'un forat negre? Els quàsars, aquests forats negres supermassius
al cor de les galàxies, són a l'origen del naixement de les estrelles abans d'empassar-les? Primer episodi
d'una col·lecció de documentals web sobre astrofísica al segle XXI. Director: Pierre-François Didek
(Karamoja Productions). Director de la col·lecció: Vincent Minier (laboratori AIM Paris-Saclay).
Crèdit: AstrophysicsTV, Dailymotion.

Els astrofísics molt aviat van intentar entendre la naturalesa d'aquestes estrelles que, tot i que alliberaven enormes quantitats d'energia, semblaven ser petites. Primer es va pensar que podrien ser enormes estrelles dominades pels efectes de la relativitat general abans de considerar ràpidament que podrien ser forats negres supermassius que acumulessin grans quantitats de gas.

En el zoologic d'estrelles relativistes que es començaven a explorar seriosament durant la dècada de 1960, alguns, com Igor Novikov i Yuval Ne'eman, fins i tot van proposar que els quàsars eren de fet forats blancs. És a dir, les regions de l'univers l'expansió de les quals en el moment del Big Bang s'havia retardat (hipòtesi del nucli retardat) o l'altre extrem dels forats de cuc expulsant la matèria que havien absorbit en forma de forats negres en una altra part del cosmos o fins i tot en un altre univers.

Ho he vist aquí.