Les quasars de fer !

[invitec9c0a685]

Bonjour,
Les quasars sont des objets de l'espace assez vieux pour la plus part qu'on observe en général entre 8 et 10 milliards d'années lumière...
Certains de ces quasars qui contiennent du fer sont appelés quasars de fer...
La présence de fer dans ces objets implique que ce dernier aie déjà été créé dans au moins une étoile qui a su décliner la totalité de la nucléosynthèse avant de le disséminer dans l'espace à l'occasion d'une explosion de super nova...
Sans compter qu'après le phénomène de dispersion par l'énergie cinétique du fer de la super nova, il a fallu qu'il puisse se reconcentrer pour former le quasar...
Bref notre univers ayant 13 milliards d'années, il ne reste plus que 4 à 5 milliards d'années pour créer des étoiles qui fabriquent du fer, qui l'expulse et enfin, qu'il se reconcentre en quasars de fer...
Ma question... Le temps n'est il pas un peu court pour que tout cela puisse se produire?
-----

[Deedee81]

Salut,

Ma question... Le temps n'est il pas un peu court pour que tout cela puisse se produire?

En attendant d'éventuelles explications plus précises d'un astrophysicien :

Amha, non, ce n'est pas trop court car la première génération d'étoiles a été très éphémères. Au début, il n'y avait pas d'éléments lourds, que de l'hydrogène et de l'hélium (et un peu de lithium). Or dans ces circonstances, les réactions thermonucléaires ont du mal à démarrer (en particulier, on sans doute, le cycle du phénix avec le carbone). Et de plus le gaz était très abondant (moins d'expansion, moins consommé que maintenant).
Les premières étoiles devaient donc être gigantesques (j'ai lu qu'on commençait enfin à les observer).
Cela signifie :
- vie très courte
- explosion cataclysmique
- formation des premiers trous noirs

Le tout en seulement quelques millions d'années !

[Gilgamesh]

C'est ça, et même après cette première génération (dite de Population III), les étoiles qui forment des supernovae gravitationnelles sont massives, au delà de ~8 masses solaires. La durée de vie d'une étoile étant en gros inversement proportionnelle au carré de sa masse, ce sont également celle qui vivent le moins longtemps. En un milliard d'années on peut avoir une dizaine de générations d'étoile massives qui se succèdent.

[Deedee81]

D'accord, merci de cette précision importante.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitec9c0a685]

Bonjour,
et merci pour vos réponses qui, sans aucun doute, donne un éclairage certain à la première partie de ma question...
Il semble naturel que du fer aie été éjecté très tôt dans un univers jeune peuplé d'étoiles super massives ayant une durée de vie faible...
Nous le comprenons bien, mais le fer qui a alors été éjecté possède après l'explosion une vitesse de l'ordre du dixième de la vitesse de la lumière...
De là à se retrouver de nouveau en un seul endroit concentré, en moins de 4 milliards d'années, il y a un pas que mon imagination pourtant féconde ne sait pas franchir...

[Calvert]

C'est ça, et même après cette première génération (dite de Population III), les étoiles qui forment des supernovae gravitationnelles sont massives, au delà de ~8 masses solaires. La durée de vie d'une étoile étant en gros inversement proportionnelle au carré de sa masse, ce sont également celle qui vivent le moins longtemps. En un milliard d'années on peut avoir une dizaine de générations d'étoile massives qui se succèdent.

Notons quand même que la principale source de fer sont les supernovas de type Ia, qui ont un "temps caractéristique" un peu plus long (de l'ordre de quelques centaines de millions d'années). Les étoiles massives produisent peu ou pas de fer, car celui-ci se retrouve piégé dans le rémanent (étoile à neutrons ou trou noir) et ne s'échappe que très difficilement.

[Deedee81]

De là à se retrouver de nouveau en un seul endroit concentré, en moins de 4 milliards d'années, il y a un pas que mon imagination pourtant féconde ne sait pas franchir...

Il suffit que les explosions se produisent dans une zone où il y a des nuages denses (ce qui devait être beaucoup plus fréquent à cette époque) et le fer (ainsi que le reste) est alors freiné et piégé dans ces nuages.

C'est d'ailleurs comme cela que les nuages sont ensemencés. Même actuellement il y a des nuages "riches" (comme celui qui nous a donné naissance) et d'autres extrêmement pauvres en éléments lourds (ils sont idéaux pour comparer aux résultats de la nucléosynthèse primordiale).

Notons quand même que la principale source de fer sont les supernovas de type Ia, qui ont un "temps caractéristique" un peu plus long (de l'ordre de quelques centaines de millions d'années). Les étoiles massives produisent peu ou pas de fer, car celui-ci se retrouve piégé dans le rémanent (étoile à neutrons ou trou noir) et ne s'échappe que très difficilement.

Ah ça, je ne savais pas. Merci,

Deux questions :
- est-ce que c'est vrai aussi pour les hypernova ? (j'ai lu qu'une source possible d'hypernova serait les binaires avec une étoiles hypermassive, ce qui devait être assez fréquent)
- Il me semble avoir lu que certaines très très grosses étoiles pouvaient exploser totalement, ne laissant aucun rémanent. Est-ce que c'est vrai ou ma mémoire me joue des tours ?
(j'ai fait quelques recherches mais je n'ai rien trouvé. J'ai peut-être rêvé)

[Calvert]

- est-ce que c'est vrai aussi pour les hypernova ? (j'ai lu qu'une source possible d'hypernova serait les binaires avec une étoiles hypermassive, ce qui devait être assez fréquent)

Dès qu'il y a formation d'un objet compact, il n'y a presque pas de production de fer. Dans les scénarii "binaires" que j'ai en tête, il y a toujours un objet compact "à la sortie".

- Il me semble avoir lu que certaines très très grosses étoiles pouvaient exploser totalement, ne laissant aucun rémanent. Est-ce que c'est vrai ou ma mémoire me joue des tours ?

Oui, il s'agit des supernovas par instabilité de paires. Il n'est pas encore très clair si ce type de supernovae existe ou a existé. Quelques indices observationnels pourraient montrer que c'est le cas, mais pas encore de véritable confirmation. Il faut encore attendre un peu. Il semble me souvenir que ces SNe produisent beaucoup de nickel, et donc, beaucoup de fer.

[Deedee81]

D'accord merci.

Vu les observations en cours, on devrait avoir des réponses assez vite.

[invitec9c0a685]

Bonjour,
Les quasars de fer sont -ils le résultat de l'aboutissement d'un système de matières locales concentrées au lieu d'une méga-galaxie depuis le début de l'univers?
Ou bien le fer a t'il voyagé des galaxies environnantes vers un trou noir central... auquel cas le phénomène aurait du prendre beaucoup plus de temps que 4 milliards d'années?

[Gilgamesh]

Bonjour,
Les quasars de fer sont -ils le résultat de l'aboutissement d'un système de matières locales concentrées au lieu d'une méga-galaxie depuis le début de l'univers?
Ou bien le fer a t'il voyagé des galaxies environnantes vers un trou noir central... auquel cas le phénomène aurait du prendre beaucoup plus de temps que 4 milliards d'années?

Selon les astronomes qui ont étudiés les 3 quasars de fer connu, le fer détecté dans les disques d'accrétions proviendrait de Population III, donc d'un process encore "inédit" (les sources actuelles de fer sont comme indiqué par Calvert les SNIA qui balancent chacune dans le milieu interstellaire environ un demi masse solaire de Ni-56 qui décroit en Fe-56). Bien entendu il aurait été produit en tout hypothèse "dans les environs", il n'y a pas à invoquer a priori d'hypothèse de transport depuis de longue distance.

The remote quasars SDSS J083643.85+005453.3, SDSS J103027.10+052455.0, and SDSS J104433.04-012502.2, as observed with the NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrograph) instrument on board the NASA/ESA Hubble Space Telescope. The quasars are shown in the centre of each image and are some of the most distant quasars known (redshifts of 5.82, 6.28, and 5.78). Quasars are some of the most exotic and ultraluminous sources known. They are powered by supermassive black holes in their centres. By splitting the infrared light from these quasars into its individual colours, a group of astronomers found huge quantities of iron. They believe that this element is produced in the very first generation of stars. This is the first time you can attribute a detected element directly to the very first stars in the Universe. 'It is like holding the ashes of the first stars in our hands', say the astronomers. It implies that the first stars in the Universe were formed as early as 200 million years after the Big Bang, several hundred million years earlier than previously thought. Hubble's position above the atmosphere allows it to detect the infrared region of the spectrum that includes iron's signature at about 1.6-1.7 microns. This range is normally absorbed by the Earth's atmosphere and unavailable to Earth-bound telescopes.

source