Des galaxies particulièrement actives

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En examinant certaines galaxies, en particulier dans d'autres domaines du spectre que le visible, on s'aperçoit que celles-ci possèdent d'étonnantes caractéristiques, en particulier une activité bien supérieure à l'ensemble des galaxies communes.

 


Les galaxies de Seyfert

Dans les années 1940, Karl Seyfert en étudiant les galaxies, découvre qu'environ 2% des galaxies spirales ont un noyau très brillant, avec un spectre particulier : celui-ci comprend des raies d'émission correspondant à des gaz hautement ionisés, dotés de vitesse de l'ordre de 10.000 km/s.
Le noyau d'une telle galaxie - sans compter le disque - peut ainsi émettre 10 fois plus de lumière que toute la Voie Lactée. De plus, cette lumière peut varier sur des échelles de temps de l'ordre du mois, ce qui implique une taille de l'élément actif inférieure à un mois-lumière.

NGC3393, seyfert type 2

NGC3393, une galaxie de Seyfert (type 2).
Elle ressemble à une galaxie spirale barrée ordinaire.
La courbure de la barre centrale est toutefois assez spectaculaire.

Source NASA/HST

On distingue des galaxies de Seyfert de type 1, avec des bandes d'émission larges, et des type 2, où les raies d'émission sont étroites.
Les galaxies de Seyfert de type 2 émettent également de manière intense dans l'infra-rouge .

 


Les radio-galaxies

Non contentes de rayonner dans le visible, certaines galaxies sont de puissants émetteurs dans le domaine des radio-fréquences .

La plupart de ces galaxies sont de type elliptique. L'émission radio, qui présente un spectre de type synchrotron , provient du noyau central et de deux lobes à peu près symétriques qui peuvent s'étendre à des millions d'années lumière du noyau.

Ces lobes radio sont dus à la rencontre de jets d'électron émis à haute vitesse depuis le noyau de la galaxie avec des nuages de gaz.

3C219, radiogalaxie
Sur cette image composite de 3C219, on distingue la galaxie elle-même, qui émet dans le visible en bleu et blanc, et les deux lobes radio en fausses couleurs (rouge et jaune).

On notera la taille de ceux-ci par rapport à la galaxie elle-même.

Source : NRAO.

 


Les quasars

En examinant certaines radio-sources, Alan Sandage, vers 1960, découvre que certaines d'entre elles coïncident avec des étoiles très bleues dont le spectre montre des propriétés étranges : celui-ci correspond à des raies d'émission fortement décalées vers le rouge.
En calculant la distance de ces étoiles avec leur redshift, par la loi de Hubble, on aboutit à la conclusion que ces étoiles sont distantes de milliards d'années-lumière.

rayonnement comparé d'un quasar et d'un corps noir
Comparaison du rayonnement reçu en provenance d'un quasar, par rapport au rayonnement de corps noir d'une étoile ordinaire.

D'après leur magnitude apparente, on en déduit alors que ces "étoiles" rayonnent comme 10.000 fois notre galaxie tout entière. Il ne peut dès lors s'agir d'étoiles isolées, mais bien de galaxies extraordinairement actives. Ces objets sont alors baptisés quasars, contraction de QUAsi-StellAR Sources (ils sont souvent appelés également QSO).

quasars
Voici quelques quasars tels qu'ils apparaissent dans le domaine optique. On distingue autour du noyau brillant, le reste de la galaxie qui les abrite.

Source NASA / HST

Certains de ces quasars présentent en plus des variations de luminosité sur des périodes de quelques jours, voir de quelques heures, ce qui signifie que le quasar par lui-même possède une taille de l'ordre de celle du système solaire.

 


Les blazars

Les Blazars, ou Lacertides sont des objets aussi énergétiques que les quasars, mais qui ne présentent pas de raies d'émission.

Une controverse s'est élevée autrefois : les blazars semblaient émettre des jets de matière qui se déplaçaient à des vitesses supra-luminiques.

De l'avis général actuel, ce sont simplement des radio-galaxies dont un des jets de matière, qui servent de support aux lobes radio, se dirige dans notre direction.
L'absence de raies d'émission s'explique alors simplement par le fait que nous ne voyons pas le disque d'accrétion, qui nous est masqué par les lobes radio.
La vitesse apparente du jet n'est ici qu'une simple "illusion d'optique" conforme aux lois de la relativité.

 


La figure ci-dessous nous montre les spectres comparés des différents types de galaxies actives en comparaison d'une galaxie "normale", dans le domaine visible.

spectres comparés
On n'obtient de bonnes données pour les spectres des quasars et des blazars que dans les courtes longueurs d'onde, c'est pourquoi il ne sont indiqués que dans l'intervalle 3500-6000Å, contrairement aux autres qui apparaissent dans un intervalle 3500-7000Å.

Cliquez sur l'image ci-contre pour obtenir plus de détails.

On remarque que, dans le domaine visible, les spectres d'une galaxie de Seyfert et d'une radio-galaxie sont pratiquement identiques par paires :

Le spectre des blazars, pratiquement plat, rend difficile l'estimation de la distance de ces objets par leur redshift, vu l'absence de raies d'émission.

 


Références :
Active galaxies and Quasistellar objects, superluminal motion (M.H.Cohen)