Les
galaxies de Seyfert, radiogalaxies et blazars
Il existe de
nombreuses galaxies dont le comportement sort de l’ordinaire. Ces galaxies se
distinguent par la présence en leur centre d’une région minuscule, appelée le
noyau, dans laquelle une énorme quantité d’énergie est produite par des
processus non nucléaires.
Ces entités ont
été baptisées galaxies à noyau actif ou simplement galaxies actives. Elles
peuvent être classées en quatre catégories principales : les galaxies de
Seyfert, les radiogalaxies, les blazars et les quasars.
Nous allons passer en revue ces quatre types puis voir comment les
astrophysiciens ont réussi à les comprendre à l’aide d’un modèle unique faisant
appel à un trou noir
supermassif.
Les galaxies de
Seyfert
Dès le début de
l’étude des galaxies, des objets qui possédaient des formes inhabituelles
furent découverts. En 1943 par exemple, Carl Seyfert présenta un catalogue de
galaxies qui avaient l’apparence de spirales normales, mais qui possédaient en
leur centre une région extrêmement brillante dont l’éclat pouvait dominer celui
de la galaxie tout entière. Depuis cette époque, plusieurs centaines de
galaxies de ce type ont été découvertes.
Les images de ces
galaxies montrent déjà que la luminosité centrale provient d’une région
relativement petite, mais l’analyse des variations d’éclat va plus loin et
prouve que le noyau doit en fait être minuscule. En effet, l’une des
caractéristiques de ces galaxies est la grande variabilité de l’éclat de leur
partie centrale. Cet éclat varie sur des périodes de l’ordre de plusieurs mois,
ce qui nous apporte une information très importante sur la taille de la source.
En effet, pour
que les variations soit clairement visibles, il faut qu’elles affectent l’objet
dans son ensemble. Il doit donc y avoir échange d’information entre toutes les
parties du noyau. Puisque toute communication se fait au mieux à la vitesse de la lumière, la taille de
l’objet ne peut pas être supérieure à la distance parcourue par la lumière en
quelques mois. On estime ainsi la taille du noyau à une fraction
d’année-lumière, ce qui est minuscule par rapport à la taille d’une galaxie.
L’un des indices
sur la structure des galaxies de Seyfert est l’existence de deux catégories
différentes qui se distinguent par la luminosité du noyau actif et l’aspect du spectre de
la galaxie. Ainsi, les galaxies de Seyfert de type 1 présentent un noyau très
lumineux et leur spectre contient à la fois des raies larges
et fines, alors que les galaxies de Seyfert de type 2 ont une luminosité
centrale moins marquée et uniquement des raies fines dans le spectre. Nous
verrons plus loin que
la distinction est directement liée à la structure centrale de ces galaxies.
Les radiogalaxies
Les radiogalaxies
constituent une deuxième catégorie de galaxies actives qui se distinguent par
le fait que leur noyau central n’est pas spécialement visible. Ces galaxies,
toujours elliptiques et souvent au
centre d’un amas, se caractérisent par un
rayonnement énorme dans le domaine radio, dix mille fois supérieur à
celui d’une galaxie normale. L’analyse de l’émission radio a montré qu’il
s’agissait d’un rayonnement synchrotron, produit par des électrons extrêmement
énergétiques se déplaçant dans un champ magnétique puissant.
Les radioastronomes ont montré que ce
rayonnement provient de deux régions gigantesques appelées les lobes radio et
situées de part et d’autre du plan galactique. Ces lobes sont en général dix
fois plus grands que la galaxie elle-même et peuvent parfois atteindre
plusieurs millions d’années-lumière. Ils apparaissent toujours reliés au noyau
de la galaxie par des filaments ou des jets de matière. Ces jets,
perpendiculaires au plan galactique, sont liés aux électrons qui sont éjectés
du noyau et donnent naissance aux lobes radio.
Les blazars
La troisième
catégorie de galaxies actives est celle des blazars ou objets BL Lacertae. Ces
objets apparaissent ponctuels, très brillants et fortement variables, leur
luminosité pouvant varier d’un facteur cent sur des temps très courts, de l’ordre
de quelques semaines. Une étude détaillée des blazars dans le domaine radio a
montré que ces objets étranges sont probablement un cas particulier de
radiogalaxies. Leur aspect particulier provient simplement du fait que la Terre
se trouve juste dans l’axe des jets et des lobes radio.
Cette explication
est confirmée par l’observation de jets qui semble se déplacer plus vite que la
lumière, une sorte d’illusion d’optique d’origine relativiste qui ne peut se
produire que si les mouvements de matière se produisent le long de notre ligne
de visée. Le lien entre blazars et radiogalaxies a aussi été confirmé par des
observations à haute résolution qui ont montré que les blazars se trouvent au
centre de galaxies elliptiques comme les radiogalaxies.
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