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.

La galaxie de Seyfert NGC 6814

La galaxie de Seyfert NGC 6814 et son noyau brillant observés en 2016 par le télescope spatial Hubble. Crédit : JESA/Hubble/NASA

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.


Page mise à jour le 9 août 2017 par Olivier Esslinger