Le
modèle unifié des galaxies actives
Le rayonnement
puissant des galaxies à noyau actif, galaxies de Seyfert,
radiogalaxies, blazars et quasars s’explique
par la présence en leur centre d’un trou noir supermassif et d’un disque d’accrétion. Mais comment
explique-t-on les différents types de galaxies observés ? Il s’agit simplement
d’une conséquence de la présence d’une ceinture opaque autour du trou noir et
de la position de la Terre par rapport à cette ceinture.
Vue d’artiste du
centre d’une galaxie active. Le trou noir central est entouré d’un disque de
gaz chaud et d’une énorme ceinture plus froide de gaz et de poussières. On
aperçoit également deux jets de particules énergétiques. Crédit : CXC/M.Weiss
Une épaisse
ceinture de gaz et de poussières
Le disque
d’accrétion est entouré par une région dans laquelle se trouvent de nombreux
nuages de gaz. Ces nuages sont en orbite autour du centre et tournent très
rapidement. Les raies sont soumises par effet
Dopplerà un décalage qui dépend de la vitesse. Lorsque l’on analyse la
lumière de l’ensemble des nuages, le spectrefinal
est la superposition de nombreuses raies fines, décalées les unes par rapport
aux autres, ce qui se traduit par un élargissement. Ce sont ces raies
d’émission larges que l’on observe dans les galaxies de Seyfert de type 1.
Entourant la zone
des nuages rapides, mais localisée dans le plan du disque d’accrétion, se
trouve une ceinture de gaz et de poussières très épaisse, avec un diamètre
estimé à environ dix mille fois la distance Terre-Soleil. Cette ceinture est
opaque à la lumière visible ou ultraviolette. Elle empêche le rayonnement du
disque d’accrétion et celui des nuages rapides de se propager dans le plan du
système. C’est cette ceinture opaque qui en bloquant la lumière dans certaines
directions est à l’origine des différentes classes de galaxies actives.
Les régions qui
se trouvent dans les directions perpendiculaires au plan du disque ne sont pas
affectées par la ceinture. Elles sont peuplées de nuages de gaz qui orbitent
autour du trou noir à une distance de l’ordre de la centaine d’années-lumière.
Ces nuages sont éloignés donc relativement lents. L’effet Doppler est faible et
leurs raies d’émission restent très fines.
Enfin, dans ces
mêmes régions, apparaissent les jets de matière. Il s’agit de particules très
énergétiques provenant de régions proches du trou noir, qui s’échappent le long
de l’axe de rotation du système. Elles donnent naissance à des jets très fins
qui peuvent atteindre des longueurs extraordinaires, parfois plus d’un
million d’années-lumière. Ces particules hautement énergétiques sont à
l’origine du rayonnement synchrotron radio de certaines galaxies actives.
Le modèle unifié des
galaxies actives : le type de galaxie observé dépend de notre angle
d’observation.
La position de la
Terre par rapport à la ceinture opaque
Lorsqu’un
observateur terrestre se trouve dans le plan de la ceinture de gaz et de
poussières, il ne peut pas voir le rayonnement des parties centrales. Le noyau
est donc invisible et seuls apparaissent les jets de particules énergétiques et
l’émission synchrotron associée : l’observateur voit une radiogalaxie.
Au contraire, si
l’observateur se trouve dans la direction de l’axe de rotation, il voit une
source quasi-ponctuelle et des jets de matière parallèles à la ligne de visée :
c’est un blazar.
Dans la situation
intermédiaire, l’observateur aperçoit à la fois la partie centrale et les jets.
Il s’agit alors d’un quasar ou d’une galaxie de Seyfert. La différence entre
ces deux types est une question de puissance. Les galaxies de Seyfert sont
probablement des versions modérées des quasars, avec une production d’énergie
cent fois plus faible.
Le modèle unifié
explique également la distinction entre les deux types de galaxies de Seyfert.
Pour le type 1, la Terre se trouve près de la direction perpendiculaire au plan
du système, ce qui nous permet de voir directement le noyau et tous les nuages
qui l’entourent. Pour le type 2, la Terre se trouve près du plan et nous ne
pouvons observer que les nuages lents à l’extérieur de la ceinture. La
différence dans l’éclat du noyau vient donc simplement du fait que celui-ci est
soit visible, soit caché.
Quant à l’aspect
du spectre, il est également facile à comprendre. Pour les galaxies de type 1,
nous voyons tous les nuages, rapides ou lents, donc à la fois des raies fines
et larges. Pour les galaxies de type 2, nous ne pouvons observer que les nuages
externes, ceux qui tournent lentement et dont les raies sont plus fines.
Aucun commentaire:
Enregistrer un commentaire