Blazars et Jets

Blazars et Jets. Les blazars sont une sous-classe de noyaux galactiques actifs dans lesquels un jet relativiste, lancé depuis le disque d'accrétion interne autour d'un trou noir supermassif, pointe à quelques degrés de la ligne de mire. L'amplification Doppler produite par des facteurs de Lorentz globaux de 10 à 50 amplifie le flux observé sur tout le spectre, ce qui fait que l'émission du jet domine la distribution spectrale de l'énergie, des énergies radio aux rayons gamma. Deux types principaux – les quasars radio à spectre plat, qui affichent des raies d'émission fortes et larges, et les objets BL Lacertae, qui ont des raies faibles ou absentes – diffèrent principalement par la luminosité et le taux d'accrétion de leurs noyaux hôtes. Leurs spectres à large bande montrent deux larges bosses : une composante de basse énergie culminant entre les fréquences infrarouges et X, attribuée au rayonnement synchrotron des électrons ultrarelativistes en spirale dans des champs magnétiques, et une composante de haute énergie culminant dans le régime MeV-TeV, communément interprétée comme une diffusion Compton inverse des photons synchrotron eux-mêmes (SSC) ou des photons externes du disque d'accrétion, de la région large ou du tore poussiéreux (EC). La variabilité rapide sur des échelles de temps allant de quelques minutes à plusieurs jours contraint la taille de la région émettrice à seulement quelques heures-lumière, ce qui implique des champs magnétiques compacts et hautement ordonnés et des mécanismes efficaces d'accélération des particules.

Contexte théorique

La formation et la collimation des jets sont régies par des processus magnétohydrodynamiques à proximité du trou noir, notamment l'extraction de l'énergie de rotation par Blandford-Znajek et le mécanisme de vent du disque de Blandford-Payne. Des simulations numériques montrent que les champs magnétiques poloïdaux à grande échelle peuvent déclencher des flux sortants dominés par le flux de Poynting qui convertissent progressivement l'énergie magnétique en énergie cinétique, accélérant le flux à des vitesses relativistes et le façonnant en un faisceau étroit avec des angles d'ouverture de quelques degrés. D'un point de vue observationnel, les jets présentent des structures noueuses, des mouvements supraluminiques apparents et des degrés élevés de polarisation linéaire qui révèlent la géométrie ordonnée du champ magnétique. La composition des avions Blazar reste débattue ; les modèles leptoniques expliquent la majeure partie des émissions à large bande avec des électrons et des positrons, tandis que les scénarios hadroniques font appel à des protons et des ions plus lourds, prédisant la production de neutrinos et de rayons cosmiques de haute énergie. L'interaction entre le jet et son environnement (interaction avec les gaz interstellaires ou intraamas, rétroaction sur la formation des étoiles et rôle dans l'évolution des galaxies) continue d'être un objectif majeur de l'astrophysique des hautes énergies.