Aperçus sur les quasars obscurcis par la poussière

Les quasars sont des objets super lumineux dans l’espace, connus pour leur énergie immense. Ils produisent de la lumière sur toutes les longueurs d’onde, des rayons gamma aux ondes radio. Cette énergie vient de trous noirs supermassifs qui attirent le matériel à proximité. Ces trous noirs se trouvent généralement au centre de grandes galaxies. On a aussi observé que la masse de ces trous noirs est liée à diverses caractéristiques de leurs galaxies hôtes.

Bien qu'on ait identifié près d'un million de quasars à travers différentes enquêtes, certaines études suggèrent que les sondages axés sur les rayons X doux, l'ultraviolet (UV) et la lumière optique pourraient rater beaucoup de quasars. Ces quasars manqués apparaissent souvent rouges à cause de la poussière qui obscurcit leur lumière. On les appelle des quasars obscurcis par la poussière. Certaines estimations indiquent que ces quasars obscurcis pourraient représenter environ 50 % de tous les quasars trouvés, avec une part significative apparaissant même dans les sondages optiques.

Trouver des quasars obscurcis par la poussière peut se faire par plusieurs techniques, mais utiliser leurs couleurs rouges, en particulier dans les plages proche-infrarouge (NIR) et optiques, s'est avéré efficace. Ces quasars, appelés quasars rouges, apparaissent typiquement rouges à cause de la poussière bloquant leur lumière.

#Scénario d’évolution galactique induit par fusion

Bien qu'on sache encore peu de choses sur les quasars obscurcis par la poussière, beaucoup les lient à un scénario d’évolution galactique induit par fusion. Ce concept, soutenu par diverses études, suggère que lorsque des galaxies riches en gaz entrent en collision, cela peut déclencher la formation d’étoiles et activer des trous noirs. Au cours de ce processus, les galaxies résultantes montrent souvent des signes de fusion et de formation d’étoiles.

Pendant que le gaz est aspiré dans les trous noirs durant ces fusions, leur niveau d'activité peut augmenter, les amenant à émettre d'énormes quantités d'énergie. Cependant, cette énergie peut encore être cachée à cause de la poussière et du gaz environnants. Finalement, ces galaxies se transforment en quasars non obscurcis après que la poussière et le gaz sont expulsés par les puissants vents générés par l’activité du quasar.

#Caractéristiques des quasars obscurcis par la poussière

Plusieurs indicateurs suggèrent que les quasars obscurcis par la poussière en sont à un stade plus précoce que leurs homologues non obscurcis. Par exemple, ils ont généralement des valeurs élevées liées à la Production d'énergie, affichent des caractéristiques significatives de fusion dans leurs galaxies hôtes et ont de fortes activités de formation d’étoiles. Cependant, les caractéristiques exactes de ces quasars restent un sujet de débat.

Certaines études indiquent que la phase où les quasars sont obscurcis par la poussière ne dure que quelques millions d'années, ce qui est beaucoup plus court que leur durée de vie totale d'environ un milliard d'années. En raison de cette courte durée, certains quasars non obscurcis pourraient montrer des trous noirs aussi actifs que ceux des quasars obscurcis par la poussière. Cependant, différents facteurs peuvent influencer ces mesures, comme la masse stellaire, rendant crucial de mener des études d’observation plus approfondies pour mieux comprendre les activités de ces quasars obscurcis par la poussière.

#Explications alternatives

Il existe d'autres idées autour des quasars obscurcis par la poussière. L'une est la possibilité qu'ils soient obscurcis par un "torus de poussière", ce qui est lié à l'angle sous lequel on les voit. Dans ce modèle, les différences d'émissions lumineuses entre les types de galaxies actives sont considérées comme le résultat de notre point de vue plutôt que de la poussière et du gaz présents dans leurs galaxies. Dans ce cas, les taux d'activité des trous noirs dans ces quasars ne différeraient pas beaucoup de ceux qui sont non obscurcis.

Une autre théorie évoque des flux sortants de gaz puissants qui aident à déplacer la poussière, ce qui peut expliquer pourquoi certains quasars obscurcis par la poussière apparaissent lumineux. Malgré ces points de vue différents, de nombreux chercheurs considèrent les forts flux sortants comme une caractéristique commune associée aux fusions dans le modèle d'évolution des galaxies.

Certains experts suggèrent que les quasars rouges pourraient avoir une couleur rouge intrinsèque, plutôt que d'être affectés par la poussière. D'autres proposent que les quasars rouges se trouvent dans des galaxies qui se situent entre des populations jeunes et vieilles, ce qui ne correspond pas au scénario d'évolution induit par fusion.

#Mesurer les propriétés des quasars obscurcis par la poussière

Pour comprendre les propriétés des quasars obscurcis par la poussière, en particulier leurs ratios d’Eddington, les chercheurs s'appuient généralement sur des estimateurs basés sur la lumière UV ou optique. Cependant, ces mesures peuvent être inexactes pour les quasars obscurcis par la poussière en raison des effets de la poussière. Par exemple, si un quasar est fortement obscurci, ses mesures lumineuses peuvent être considérablement sous-estimées.

Certaines méthodes récentes ont établi de nouveaux estimateurs utilisant la lumière infrarouge moyenne, qui est moins affectée par la poussière. Cela permet aux chercheurs d'étudier une gamme plus large de quasars obscurcis par la poussière à travers diverses distances dans l'univers.

Dans une étude récente, les chercheurs ont examiné 30 quasars obscurcis par la poussière, marquant la plus grande taille d'échantillon de ce type. Ils ont trouvé que ces quasars avaient des ratios de production d'énergie plus élevés par rapport aux quasars non obscurcis. De plus, ce ratio plus élevé est resté constant à travers une large gamme de distances de la Terre.

#Processus de sélection des quasars

Les quasars obscurcis par la poussière sélectionnés faisaient partie d'un groupe plus large qui a suivi un processus de sélection rigoureux. Les chercheurs ont d'abord identifié des candidats basés sur des critères de détection spécifiques dans les enquêtes infrarouges et radio. Ils ont également recherché des couleurs rouges dans différentes bandes lumineuses pour s'assurer qu'ils sélectionnaient de véritables quasars obscurcis par la poussière.

Après avoir rassemblé un pool plus large de candidats, ils ont obtenu des spectres pour confirmer leur identité et mesurer leurs distances. À l'issue de ce processus, ils ont identifié 30 quasars obscurcis par la poussière pour une analyse plus approfondie. Cela incluait une variété de masses de trous noirs et de productions d'énergie, facilitant les comparaisons avec les quasars non obscurcis.

#Comparaison avec les quasars non obscurcis

Pour bien comprendre les propriétés des quasars obscurcis par la poussière, les chercheurs devaient les comparer aux quasars non obscurcis. Ils ont extrait des quasars non obscurcis d'un grand catalogue et ont utilisé les mêmes critères de sélection pour les associer au groupe obscurci par la poussière. Cela a assuré que toute différence observée était plus probablement due à l'obscurcissement par la poussière plutôt qu'à un biais d'échantillon.

Après une sélection minutieuse, un total de 300 quasars non obscurcis a été inclus dans l'analyse aux côtés des 30 quasars obscurcis par la poussière. Cette sélection appariée signifie que les deux groupes pouvaient être directement comparés en termes de leurs propriétés, comme la production d'énergie et la Masse des trous noirs.

#Ajustement des spectres des quasars

Pour recueillir plus de données sur les quasars, les chercheurs ont appliqué une technique appelée ajustement spectral. Ce processus consiste à analyser la lumière émise par les quasars pour déterminer la structure de diverses lignes lumineuses, qui indiquent les propriétés du quasar. En ajustant ces lignes lumineuses, ils pouvaient estimer la masse des trous noirs présents dans les quasars.

Pour les quasars obscurcis par la poussière, les chercheurs ont utilisé un outil logiciel spécialisé pour ajuster les spectres et identifier les caractéristiques de la lumière produite. Ils se sont concentrés sur des lignes spécifiques dans le spectre lumineux, en examinant de près les composants larges pour garantir des mesures précises.

#Estimation des masses des trous noirs

En estimant les masses des trous noirs des quasars obscurcis et non obscurcis, les chercheurs ont utilisé des formules spécifiques qui prennent en compte plusieurs facteurs. En analysant la largeur de certaines lignes lumineuses, ils pouvaient obtenir des estimations des masses des trous noirs. Par exemple, les valeurs mesurées étaient corrigées en fonction de diverses erreurs observées lors du processus d'ajustement.

Ces calculs ont fourni des informations sur les masses des trous noirs à travers les deux groupes de quasars. Les mesures ont révélé que les trous noirs dans les quasars obscurcis par la poussière étaient nettement plus actifs, corroborant l'idée que ces quasars sont à un stade évolutif différent comparé aux quasars non obscurcis.

#Comparaison des ratios d’Eddington

En utilisant la luminosité bolométrique et les masses des trous noirs obtenues lors des analyses précédentes, les chercheurs ont calculé les ratios d’Eddington pour les deux types de quasars. Le ratio d’Eddington est une mesure qui indique à quelle vitesse le matériel peut être aspiré dans un trou noir par rapport à sa masse.

Les résultats ont montré que les quasars obscurcis par la poussière avaient des ratios d’Eddington plus élevés par rapport à leurs homologues non obscurcis. Cette différence suggère que les quasars obscurcis par la poussière sont dans une phase de croissance plus active, confirmant les soupçons qu'ils représentent un stade plus jeune dans l'évolution des quasars.

#Analyse statistique des propriétés des quasars

Pour s'assurer que les différences observées dans les ratios d’Eddington entre les deux groupes étaient significatives sur le plan statistique, les chercheurs ont effectué des tests pour analyser les données plus en profondeur. En divisant les quasars en différentes catégories basées sur le décalage vers le rouge et la masse des trous noirs, ils ont évalué si les tendances restaient valables même en tenant compte de ces facteurs.

Les résultats ont constamment montré que les quasars obscurcis par la poussière maintenaient des ratios d’Eddington plus élevés à travers diverses mesures. Cela confirme qu'ils sont en effet à un stade évolutif différent de celui des quasars non obscurcis.

#Conclusions

L'étude des quasars obscurcis par la poussière fournit des informations essentielles sur l'évolution des galaxies et le rôle des trous noirs dans ce processus. En examinant un échantillon plus large de ces quasars, les chercheurs ont obtenu des informations précieuses concernant leurs propriétés et leur place dans le cadre plus large de la formation des galaxies.

Les preuves réunies renforcent l'idée que les quasars obscurcis par la poussière représentent une phase transitoire entre des galaxies en formation stellaire plus chaotiques et des quasars non obscurcis. Cela met en évidence l'importance de poursuivre les efforts d'observation pour dévoiler la nature de ces objets célestes fascinants, qui jouent un rôle majeur dans l'histoire continue de l'univers et son développement.

Les efforts de recherche futurs, combinés avec les avancées dans les techniques d'observation, devraient conduire à une compréhension plus profonde de ces quasars énigmatiques, révélant davantage les mystères entourant leur nature complexe et leur évolution.