Active galactic nuclei at gamma-ray energies

Les noyaux actifs de galaxie peuvent être de puissants émetteurs dans tout le domaine γ, du MeV au TeV, un phénomène dû à la présence de jets relativistes, en liaison avec un trou noir super-massif au centre de la galaxie hôte. La classe d'émetteurs de rayons γ la plus abondante parmi les noyaux actifs de galaxie, avec plus de 1500 sources établies aux énergies du GeV, et plus de 60 aux énergies du TeV, sont les « blazars ». Le paradigme actuel du blazar met en jeu un jet de plasma magnétisé, orienté à faible angle de la ligne de visée, et éjecté depuis le voisinage d'un trou noir accrétant et super-massif en rotation. Les observations permettent de distinguer deux types de blazars : les quasars radio à spectre plat (ou FSRQ) comprennent des champs de rayonnement externes puissants, des zones avec des raies d'émission optiques larges, et des tores de poussières. La classe des BL Lac (du nom d'un de ses membres, BL Lacertae) possède des flots d'accrétion plus faibles, dominés par l'advection, et dans lequel l'émission des rayons γ vient essentiellement de l'effet Compton inverse sur les photons synchrotron. Ce paradigme permet de modéliser l'émission des blazars sur tout le spectre électromagnétique. Cependant, beaucoup de problèmes fondamentaux restent sans réponse, notamment le rôle des processus hadroniques, et la variabilité très rapide de l'émission de certains objets BL Lac, ceux dont le spectre synchrotron émet le maximum de puissance dans les domaines UV et X. Les observations du satellite Fermi-LAT et celles des observatoires Tcherenkov au sol ont également mis en évidence une nouvelle classe de radio-galaxies émettrices de rayons γ, considérées comme les contreparties non alignées des blazars. On a aussi détecté l'émission de rayons γ de basse énergie provenant de galaxies de type Seyfert, mais il n'est pas encore sûr que cette émission vienne du noyau. Les blazars avec leurs contreparties non alignées sont à l'origine de la plus grande partie de l'émission gamma extragalactique diffuse au-dessus de 100 MeV, et sont soupçonnés d'être les sources des rayons cosmiques d'ultra-haute énergie. Le futur réseau Cherenkov Telescope Array (CTA), en synergie avec le télescope spatial Fermi et une grande variété de télescopes dans l'espace et au sol, écriront le prochain chapitre de la physique des blazars.