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Très peu de temps après la découverte des quasars, les astronomesastronomes remarquèrent qu'ils avaient une propriété particulièrement saisissante : leur éclat varie au cours du temps. Or, les variabilités venant d'objets dont on ne perçoit pas les dimensions recèlent une information précise : celle de leur taille. De quoi donner également une idée de leur énergie.
La dimension de la région émettrice doit être inférieure ou égale à la durée caractéristique de variation multipliée par la vitesse de la lumière.
Prenons l'exemple du Soleil : son diamètre est de 1,4 million de kilomètres, ce qui signifie qu'il faut à peu près 5 secondes à la lumière pour le traverser ; et, si d'aventure le Soleil venait à s'éteindre instantanément, nous, Terriens, verrions d'abord s'effacer sa face avant, puis son bord arrière, et la totalité de l'extinctionextinction durerait exactement 5 secondes.
Quelle est la taille d'un quasar ? Quelle est son énergie ? sa luminosité ? Ici, différentes formes de quasars. © Wolfram Freudlingn, DP
Quasar : une petite taille et une lumière intense
Le plus souvent, la variabilité des quasars est de quelques pour-cents en quelques mois ou plus, mais elle est parfois beaucoup plus importante : leur éclat peut doubler, parfois même quintupler en l'espace de quelques jours, voire de quelques heures ! Les quasars seraient-ils lunatiques ?
Un quasar changeant d'éclat en un jour a une dimension de l'ordre d'un jour-lumière soit 300.000 km/s multiplié par le nombre de secondes en un jour, c'est-à-dire 3.600 x 24, ce qui donne 26 milliards de kilomètres. Le rayonnement jaillit donc d'une région dont la taille est comparable à celle du Système solaireSystème solaire (PlutonPluton, orbiteorbite déjà autour du Soleil à 6 milliards de kilomètres), ce qui est minuscule compte tenu de l'intensité de la lumière émise. C'est là le plus troublant des mystères des quasars : comment une énergie estimée à plus de 1.000 fois celle de notre galaxiegalaxie peut-elle se dégager d'un si petit volumevolume ?
Pour fixer l'étendue de ce phénomène extraordinaire, supposez que vous soyez dans un avion survolant Paris par une nuit claire. Il y a, dans l'agglomération parisienne, l'équivalent de centaines de millions d'ampoules réparties dans les maisons, les rues ou les véhicules qui y circulent. Imaginez toute cette lumière, et même davantage - cent, mille fois plus encore - émise par un petit cube d'un centimètre de côté. Pourrait-on mettre Paris en bouteille ?
Pratiquant le doute méthodique, certains astronomes se sont interrogés : et si les quasars n'étaient pas à leur distance supposée, mais beaucoup plus proches, et donc beaucoup moins lumineux ? Voilà qui pouvait élégamment résoudre la question de leur énergie. Toutefois, la plupart des astronomes, confiants dans le modèle du Big BangBig Bang, choisirent d'adopter la distance indiquée par le décalage de leurs spectresspectres, relevant le défi de faire face au redoutable dilemme de leur source d'énergie.
