HOYLE FRED (1915-2001)

Les quasars et la fin de l'Univers stationnaire

En 1963, le premier quasar est découvert. Sa luminosité intrinsèque est très supérieure à celle de tout autre objet céleste connu : il est cent fois plus lumineux que n'importe quelle galaxie ! En 1962, Hoyle et William A. Fowler avaient proposé une théorie qui pouvait rendre compte de la luminosité énorme des quasars ; il s'agissait de la théorie des étoiles supermassives. Des considérations théoriques permettent de démontrer que des étoiles « normales » de masses supérieures à environ 60 masses solaires seraient le siège d'instabilités violentes dues à la pression de radiation et à la génération de l'énergie nucléaire. Cette hypothèse est corroborée par le fait que l'on n'observe pas d'étoiles « normales » au-delà de la limite d'instabilité. En dépit de cet argument, Hoyle et Fowler proposaient le concept d' étoile supermassive, étoile qui serait « supportée » presque entièrement par la pression de radiation. De telles étoiles rayonnent à un taux très précis, appelé la luminosité d'Eddington. Cette luminosité est proportionnelle à la masse. Pour atteindre la luminosité caractéristique d'un quasar, l'étoile supermassive doit avoir une masse de l'ordre de 100 millions de masses solaires. Une fois formée, l'étoile supermassive évolue par une progression quasi statique d'états de densité croissante et, à cause des fortes pertes par rayonnement, d'énergie décroissante. Lorsque la densité devient suffisamment élevée, une étoile supermassive de moins de 1 million de masses solaires explose, tandis qu'une étoile plus massive subit un effondrement cataclysmique et forme des trous noirs supermassifs. Ces deux possibilités sont très importantes pour comprendre les quasars, et elles ont été étudiées par de nombreux chercheurs. Une autre explication du phénomène quasar, suggérée pour la première fois par Donald Lynden-Bell, suppose l'accrétion de matière dans un trou noir supermassif situé au centre d'une galaxie.

Lorsque d'autres quasars furent découverts, il fallut bien convenir que la théorie de l'état stationnaire n'était plus crédible. Dennis W. Sciama et Martin J. Rees remarquèrent qu'il existait beaucoup plus de quasars dans le passé que de nos jours. Leur découverte démontrait une évolution cosmologique, incompatible avec la théorie de l'état stationnaire. Ces faits furent confirmés par Maarten Schmidt. Hoyle rétorqua en élaborant, avec Geoffrey R. Burbidge, un modèle théorique qui supposait que les quasars n'étaient pas situés à une distance cosmologique, mais qu'ils avaient été éjectés, à très grande vitesse, par des galaxies proches de la nôtre. Leurs forts décalages vers le rouge seraient alors dus non à l'expansion de l'Univers, mais à l'effet Doppler-Fizeau. Ce modèle est connu sous le nom de théorie des hypothèses locales.