LE noyaux galactiques actifs ce sont des sources astrophysiques non explosives plus énergique qui existent dans l’univers. Comme son nom l’indique, ces sources lumineuses se trouvent dans le régions compactes centrales (noyaux) des galaxies. Leur source d’énergie est un un trou noir supermassif qui avale activement la matière. De nos jours, il est connu que presque toutes les galaxies ont un trou noir supermassif en leur centre, mais ce n’est que lorsque cela se transforme activement de la matière en un noyau galactique actif. Lorsque les noyaux des galaxies passent par cette phase active, le rayonnement électromagnétique émis est si intense, généralement un des milliards de fois l’énergie produite par le Soleil, soit supérieure à celle émise par toutes les étoiles de la galaxie elle-même.
De quoi est constitué un noyau galactique actif ?
Le moteur d’un noyau galactique actif est un un trou noir supermassif qui réside au centre de chaque galaxie et qui passe par des phases de stase et des phases d’activité intense, ces dernières correspondant au moment où le trou noir est réellement matière à avaler. Un modèle qui tente d’expliquer ce qui se passe dans un noyau galactique actif est ce qu’on appelle « modèle unifié« . Ce modèle prédit qu’en plus du trou noir central supermassif, il existe également un disque d’accrétion et une région toroïdale composée de gaz et de poussière.
Le disque d’accrétion il est constitué du matériau le plus proche du trou noir supermassif. Il tourne rapidement et constitue le carburant de l’activité du trou noir. Les processus se produisent dans le disque d’accrétion friction et les interactions avec champs magnétiques qui ont pour effet de chauffer le disque d’accrétion, émettant ainsi un rayonnement électromagnétique dans l’ultraviolet et l’optique, et de transporter la matière vers l’intérieur du disque, de plus en plus près du trou noir jusqu’à ce qu’elle finisse par être engloutie par celui-ci. L’effet de taureau de poussière, composé de gaz et de petites particules de poussière, a plutôt pour fonction d’absorber le rayonnement ultraviolet et optique provenant des zones centrales et de le réémettre sous forme de rayonnement infrarouge. Un autre élément souvent présent est le couronnec’est-à-dire une zone composée d’électrons extrêmement énergétiques qui entoure le disque d’accrétion.
Un autre composant qui n’est pas toujours présent dans un noyau galactique actif est le jet relativiste, les poutres de particules ionisées accélérées à des vitesses proches de celles de la lumière. Le mécanisme qui génère ces jets relativistes est encore peu connu étant donné que la région dans laquelle ils se forment est si petite qu’elle ne peut pas être observée directement, même avec les télescopes les plus puissants disponibles. La théorie la plus acceptée est qu’ils sont émis le long de l’axe de rotation par des trous noirs supermassifs en rotation très rapide.
Les différents types de noyaux galactiques actifs
Blazars, Quasars, Galaxies Seyfert, radio-galaxies Ce sont tous des noms qui sont souvent associés à des noyaux galactiques actifs. Le nom différent est dû au fait que ces objets ont été découverts à différents moments (entre les années 40 et 60) dans différentes bandes électromagnétiques. En réalité, au fil du temps, il a été réalisé qu’ils relèvent tous de la catégorie de noyaux galactiques actifs.
Le modèle unifié vu précédemment nous permet d’expliquer la raison de cette diversité. Par exemple, selon leinclination du noyau galactique actif par rapport à nous observateurs, le tore de poussière bloquera ou non la possibilité d’observer le disque central d’accrétion. Ou, si le jet relativiste émis par le trou noir central est émis directement dans notre direction, nous aurons un blazar, un noyau galactique actif dont on ne peut observer que le jet relativiste. Cependant, si le jet ne pointe pas dans notre direction, le noyau galactique actif apparaîtra dans les ondes radio lobes qui se déploient à partir des jets sortant du trou noir central et on aura donc un radiogalaxie.
Les dernières recherches suggèrent qu’en plus des facteurs d’inclinaison, il existe également d’autres paramètres astrophysiques qui nous permettent de séparer les différentes classes de noyaux galactiques actifs. Parmi les paramètres que nous incluons, en plus de la présence de jets relativistes et de l’inclinaison par rapport à l’observateur, également le quantité de matériau qui tombe sur le trou noir central, le masse du trou noir lui-même et le degré de absorption de la poussière environnante. LE quasars par exemple, ils sont les plus énergétiques des noyaux galactiques actifs dans lesquels le taux de matière tombant sur le trou noir est particulièrement élevé.
Qu’apprenons-nous des noyaux galactiques actifs ?
Les noyaux galactiques actifs sont importants à la fois pour l’étude de cosmologie (naissance et évolution de l’univers) et pour l’étude deÉvolution des galaxies. Grâce à leur très grande luminosité, ils peuvent être observés même à des distances de milliards d’années-lumière, nous donnant une idée des objets qui ont peuplé l’Univers au cours du premier milliard d’années de la vie. De plus, étant donné l’énergie du rayonnement émis, on pense qu’ils ont participé au processus réionisation de l’Univers, qui a transformé les atomes neutres formés 380 000 ans après le Big Bang en atomes ionisés.
Les noyaux galactiques actifs nous permettent également d’étudier le comportement de la matière dans des conditions de champ gravitationnel extrême, comme celui au voisinage d’un trou noir, et quels processus physiques sont capables d’accélérer des particules à des énergies bien supérieures à celles obtenues sur Terre, par exemple dans le Grand collisionneur de hadrons. De plus, les astronomes ont découvert un lien entre le noyau galactique actif et la galaxie qui l’héberge, dans la mesure où les épisodes répétés d’activité du trou noir supermassif central influencent profondément le chemin évolutif des galaxies qui les hébergent, par exemple en arrêtant leur formation d’étoiles pour toujours.
Comment observe-t-on les noyaux galactiques actifs ?
Les noyaux galactiques actifs émettent des rayonnements tout le spectre électromagnétique, des ondes radio aux rayons gamma. Puisque chaque bande fournit des informations sur un processus physique spécifique, ce n’est qu’en étudiant les noyaux galactiques actifs sur l’ensemble du spectre électromagnétique que nous pouvons comprendre leur fonctionnement.
Le problème radio des noyaux galactiques actifs provient principalement de jets relativistes, notamment à travers le processus de émission synchrotron. Cette dernière représente l’émission d’un rayonnement électromagnétique par des particules chargées (dont est constitué le jet) lorsqu’elles sont accélérées par exemple par des champs magnétiques.
L’émission infrarouge au lieu de cela, cela vient principalement de poussière. Cette dernière est en effet chauffée par le rayonnement provenant de la zone centrale du noyau galactique actif et la poussière réémet cette énergie sous forme de rayonnement infrarouge. Le rayonnement qui chauffe le tore de poussière se trouve plutôt dans la bande ultraviolet/optique et est délivré par disque d’accrétion chauffé par les processus de frottement visqueux qui se produisent à l’intérieur.
Poursuivant vers un rayonnement électromagnétique plus énergétique, les noyaux galactiques actifs émettent à la fois des rayons X et des rayons gamma. LE radiographie ils sont produits par un processus, connu sous le nom Compton inverse, qui consiste en l’interaction entre les électrons énergétiques présents dans la couronne et le rayonnement ultraviolet / optique émis par le disque d’accrétion. L’effet est de modifier l’énergie du rayonnement électromagnétique de ultraviolet / optique aux rayons X. l’émission de rayons gamma il est au contraire à nouveau lié au jet relativiste et au processus de Compton inverse. Les particules chargées extrêmement énergétiques présentes dans les jets relativistes interagissent via Compton inverse avec le rayonnement synchrotron, augmentant leur énergie jusqu’à celle des rayons gamma.