Dans les années 1970, les astronomes ont découvert une source radio compacte au centre de la galaxie de la Voie lactée - qu'ils ont nommée Sagittaire A. Après plusieurs décennies d'observation et de preuves de plus en plus nombreuses, il a été théorisé que la source de ces émissions radio était en fait un trou noir supermassif (SMBH). Depuis ce temps, les astronomes en sont venus à théoriser que les SMBH sont au cœur de chaque grande galaxie de l'Univers.
La plupart du temps, ces trous noirs sont silencieux et invisibles, donc impossibles à observer directement. Mais pendant les périodes où le matériau tombe dans leurs massives gueules, ils brûlent de rayonnement, émettant plus de lumière que le reste de la galaxie combinée. Ces centres brillants sont ce que l'on appelle les noyaux galactiques actifs, et sont la preuve la plus solide de l'existence des SMBH.
La description:
Il convient de noter que les énormes sursauts de luminosité observés à partir des noyaux galactiques actifs (AGN) ne proviennent pas des trous noirs supermassifs eux-mêmes. Depuis quelque temps, les scientifiques ont compris que rien, pas même la lumière, ne peut échapper à l'horizon des événements d'un trou noir.
Au lieu de cela, l'éclatement massif de radiations - qui comprend les émissions de la radio, des micro-ondes, des infrarouges, des optiques, des ultraviolets (UV), des rayons X et des rayons gamma - provient de la matière froide (gaz et poussière) qui entoure le noir. des trous. Ceux-ci forment des disques d'accrétion qui orbitent autour des trous noirs supermassifs et les nourrissent progressivement.
L’incroyable force de gravité dans cette région comprime le matériau du disque jusqu’à ce qu’il atteigne des millions de degrés kelvin. Cela génère un rayonnement lumineux, produisant une énergie électromagnétique qui culmine dans la bande d'onde optique-UV. Une couronne de matière chaude se forme également au-dessus du disque d'accrétion et peut diffuser des photons jusqu'aux énergies des rayons X.
Une grande partie du rayonnement de l'AGN peut être masquée par des gaz interstellaires et de la poussière près du disque d'accrétion, mais cela sera probablement retransmis dans la bande d'ondes infrarouge. En tant que tel, la majeure partie (sinon la totalité) du spectre électromagnétique est produite par l'interaction de la matière froide avec les SMBH.
L'interaction entre le champ magnétique rotatif du trou noir supermassif et le disque d'accrétion crée également de puissants jets magnétiques qui tirent des matériaux au-dessus et en dessous du trou noir à des vitesses relativistes (c'est-à-dire une fraction importante de la vitesse de la lumière). Ces jets peuvent s'étendre sur des centaines de milliers d'années-lumière et constituent une deuxième source potentielle de rayonnement observé.
Types d'AGN:
En règle générale, les scientifiques divisent l'AGN en deux catégories, appelées noyaux «radio-silencieux» et «radio-bruyants». La catégorie radio-fort correspond aux AGN qui ont des émissions radio produites à la fois par le disque d'accrétion et les jets. Les AGN radio-silencieux sont plus simples, en ce sens que tout jet ou émission liée au jet est négligeable.
Carl Seyfert a découvert la première classe d'AGN en 1943, c'est pourquoi ils portent maintenant son nom. Les «galaxies Seyfert» sont un type d'AGN radio-silencieux qui sont connus pour leurs raies d'émission, et sont subdivisés en deux catégories en fonction de celles-ci. Les galaxies Seyfert de type 1 ont des lignes d'émission optique à la fois étroites et élargies, ce qui implique l'existence de nuages de gaz à haute densité, ainsi que des vitesses de gaz comprises entre 1000 et 5000 km / s près du noyau.
Les Seyferts de type 2, en revanche, n'ont que des lignes d'émission étroites. Ces lignes étroites sont causées par des nuages de gaz de faible densité qui sont à de plus grandes distances du noyau, et des vitesses de gaz d'environ 500 à 1000 km / s. Outre les Seyferts, d'autres sous-classes de galaxies radio-silencieuses comprennent les quasars radio-silencieux et les LINER.
Les galaxies de la région de la ligne d'émission nucléaire à faible ionisation (LINER) sont très similaires aux galaxies Seyfert 2, à l'exception de leurs raies à faible ionisation (comme son nom l'indique), qui sont assez fortes. Ce sont les AGN de luminosité les plus faibles qui existent, et on se demande souvent s'ils sont en fait alimentés par accrétion sur un trou noir supermassif.
Les galaxies radio-bruyantes peuvent également être subdivisées en catégories comme les radio-galaxies, les quasars et les blazars. Comme son nom l'indique, les radio-galaxies sont des galaxies elliptiques qui sont de forts émetteurs d'ondes radio. Les quasars sont le type d'AGN le plus lumineux, qui ont des spectres similaires aux Seyferts.
Cependant, ils sont différents en ce que leurs caractéristiques d'absorption stellaire sont faibles ou absentes (ce qui signifie qu'elles sont probablement moins denses en termes de gaz) et les lignes d'émission étroites sont plus faibles que les lignes larges observées chez Seyferts. Les blazars sont une classe très variable d'AGN qui sont des sources radio, mais n'affichent pas de raies d'émission dans leur spectre.
Détection:
Historiquement parlant, un certain nombre de caractéristiques ont été observées dans les centres des galaxies qui ont permis de les identifier comme AGN. Par exemple, chaque fois que le disque d'accrétion peut être vu directement, des émissions nucléaires-optiques peuvent être vues. Chaque fois que le disque d'accrétion est obscurci par le gaz et la poussière près du noyau, un AGN peut être détecté par ses émissions infrarouges.
Ensuite, il y a les lignes d'émission optique larges et étroites qui sont associées à différents types d'AGN. Dans le premier cas, ils sont produits chaque fois qu'un matériau froid est proche du trou noir et sont le résultat du matériau émetteur tournant autour du trou noir à des vitesses élevées (provoquant une gamme de décalages Doppler des photons émis). Dans le premier cas, un matériau froid plus éloigné est le coupable, ce qui entraîne des lignes d'émission plus étroites.
Ensuite, il y a les émissions du continuum radio et du continuum de rayons X. Alors que les émissions radio sont toujours le résultat du jet, les émissions de rayons X peuvent provenir du jet ou de la couronne chaude, où le rayonnement électromagnétique est diffusé. Enfin, il y a les émissions de rayons X, qui se produisent lorsque les émissions de rayons X illuminent le matériau lourd froid qui se trouve entre celui-ci et le noyau.
Ces signes, seuls ou en combinaison, ont conduit les astronomes à effectuer de nombreuses détections au centre des galaxies, ainsi qu'à discerner les différents types de noyaux actifs.
La galaxie de la voie lactée:
Dans le cas de la Voie lactée, une observation continue a révélé que la quantité de matière accumulée sur Sagitarrius A correspond à un noyau galactique inactif. Il a été théorisé qu'il avait un noyau actif dans le passé, mais est depuis passé à une phase radio-silencieuse. Cependant, il a également été émis l'hypothèse qu'il pourrait redevenir actif dans quelques millions (ou milliards) d'années.
Lorsque la galaxie d'Andromède fusionnera avec la nôtre dans quelques milliards d'années, le trou noir supermassif qui est en son centre fusionnera avec le nôtre, produisant un trou beaucoup plus massif et puissant. À ce stade, le noyau de la galaxie résultante - la galaxie Milkdromeda (Andrilky), peut-être? - aura certainement assez de matériel pour être actif.
La découverte de noyaux galactiques actifs a permis aux astronomes de regrouper plusieurs classes différentes de galaxies. Cela a également permis aux astronomes de comprendre comment la taille d'une galaxie peut être perçue par le comportement à sa base. Et enfin, cela a également aidé les astronomes à comprendre quelles galaxies ont subi des fusions dans le passé et ce qui pourrait arriver un jour.
Nous avons écrit de nombreux articles sur les galaxies pour Space Magazine. Voici ce qui alimente le moteur d'un trou noir supermassif?, La voie lactée pourrait-elle devenir un trou noir?, Qu'est-ce qu'un trou noir supermassif?, Activation d'un trou noir supermassif, Que se passe-t-il lorsque des trous noirs supermassifs entrent en collision?.
Pour plus d'informations, consultez les communiqués de presse de Hubblesite sur les galaxies et la page scientifique de la NASA sur les galaxies.
Astronomy Cast a également des épisodes sur les noyaux galactiques et les trous noirs supermassifs. Voici l'épisode 97: Galaxies et l'épisode 213: trous noirs supermassifs.
La source:
- NASA - Introduction à AGN
- Wikipédia - Noyau galactique actif
- Cosmos - AGN
- Cambridge X-Ray Astronomy - AGN
- Université de Leicester - AGN
