Royaume-Uni

Martin John Rees

Prix Balzan 1989 pour l'astrophysique des hautes énergies

Martin John Rees est l’un des théoriciens les plus éminents dans le domaine de l’astrophysique des hautes énergies. Il a apporté entre autres des contributions fondamentales à notre connaissance des quasars et des noyaux galactiques actifs, des étoiles à neutrons, des trous noirs dans les sources de rayons X cosmiques, et de la formation des galaxies.

Parmi les contributions scientifiques les plus connues et les plus souvent citées de Martin John Rees, citons la prédiction de mouvements en apparence plus rapides que la vitesse de la lumière dans les quasars et l’idée que ce sont des faisceaux de radiations électromagnétiques à basses fréquences radio qui apportent l’énergie aux radio sources étendues.

Sa première hypothèse était fondée sur l’observation de la rapide variabilité de la luminosité dans les quasars. A partir des années 1965-66 on nota que la luminosité radio (plus tard aussi la luminosité X et optique) des quasars et des galaxies actives changeait au cours de semaines ou de mois. La région émettrice apparaissait trop petite pour accumuler toute l’énergie qui était émise. Certains astronomes en tirèrent la conclusion que les quasars se trouvaient beaucoup plus proches de nous que leurs déplacements vers le rouge ne l’indiquaient. Le professeur Rees, toutefois, montra que ces variations de luminosité pouvaient s’expliquer si la région émettrice consistait en gaz se déplaçant à une vitesse proche de la vitesse de la lumière. Cette interprétation expliquait aussi l’absence de rayons X qui auraient du être produits par diffusion Compton inverse du rayonnement radioélectrique et optique. En outre, cette hypothèse le conduisit à prédire que les sources variables devaient montrer dans leurs noyaux des mouvements de gaz si rapides que, projetés sur le plan du ciel, ces mouvements apparaîtraient plus rapides que la vitesse de la lumière. La découverte de tels mouvements a été faire avec les études VLBI (Very Long Baseline Interferometry) sur les quasars et les radiogalaxies réalisées pendant les années 70 et a été, depuis lors, confirmée dans plusieurs sources. Comme prévu par le professeur Rees, des flots de gaz se déplaçant à des vitesses relativistes fournissent l’explication de ces observations.

Lorsque Martin John Rees se consacra au problème des ondes radioélectriques intenses émises par des régions bien plus éloignées du centre que les bords visibles de galaxies et de quasars, il réussit à apporter une contribution fondamentale supplémentaire au domaine de l’astrophysique des hautes énergies. Comment est-il possible que de l’énergie soit apportée continuellement er de manière invisible à ces régions? Le professeur Rees trouva une solution basée sur des faisceaux d’énergie à très haute collimation et se déplaçant à une vitesse toute proche de la vitesse de la lumière. Parmi les variations de ce modèle original auxquelles le professeur Rees a coopéré, citons le modèle d’expansion de reste de supernova par un pulsar, la théorie, aujourd’hui généralement acceptée, du “double jet” (“twin-exhaust”), du “jet”, ou des faisceaux relativistes pour les noyaux galactiques actifs ainsi que le tore d’ions pour la collimation des “jets’.

Les autres sujets par lesquels le professeur Rees et ses collaborateurs ont enrichi le domaine de l’astrophysique des hautes énergies sont (a) la formation, par capture d’une étoile, de systèmes binaires émettant des rayons X ainsi que le rôle dominant des disques d’accrétion dans ces systèmes; (b) l’importance des plasmes électron-positrons dans les noyaux galactiques actifs; (c) la probabilité d’un trou noir massif dans le centre de notre galaxie; (d) la production d’un fond de rayonnement, de l’hélium et do deutériurn à partir d’étoiles pré-galactiques (e) calcul des limites d’émission des ondes gravitationnelles dans différents contextes et (f) la formation de galaxies dans un univers dominé par une matière froide non lumineuse.

Comme directeur de l’Institut d’Astrophysique à Cambridge (de 1977 à 1982 et depuis 1987), comme membre de nombreux comités ci commissions consultatifs et surtout comme guide de ses jeunes collègues il a rendu d’innombrables services à la communauté scientifique.