RADIOSOURCES
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Radiosources extragalactiques
Les galaxies spirales
La plupart des galaxies spirales peu lointaines sont de faibles émetteurs radio, et on a pu reconnaître, dans les plus proches, l'émission générale et les différentes classes de radiosources observées dans notre Galaxie. La plus grande partie du rayonnement est synchrotron et provient du disque de la galaxie : on a même constaté dans certains objets une structure spirale radio semblable à celle que l'on observe optiquement, ce qui montre que les électrons de haute énergie et le champ magnétique sont concentrés dans les bras de spirale. Le noyau de ces galaxies a souvent une contribution importante dans l'émission ; certaines ont un noyau radio extrêmement petit relativement (quelques dizaines d'années-lumière au plus). Les galaxies de Seyfert, dont le brillant noyau optique est le siège de phénomènes violents, contiennent souvent des sources radio intenses et très petites, et aussi des masers moléculaires très puissants. On a également détecté la raie à 21 centimètres et des raies moléculaires radio dans de nombreuses galaxies spirales.
Les galaxies elliptiques
Radiogalaxie 3C31
N.R.A.O./ AUI
Certaines galaxies elliptiques géantes, intrinsèquement très lumineuses, sont des radiosources. Les unes n'émettent qu'une puissance radio comparativement faible qui provient d'une région relativement très petite située au centre de la galaxie observée optiquement (cela est à rapprocher de l'émission du noyau de certaines galaxies spirales). D'autres, qui sont des radiosources bien plus intenses en moyenne, sont très étendues par rapport à la galaxie vue par voie optique : leurs dimensions, qui sont en général de l'ordre de 300 000 années-lumière, atteignent parfois 3 millions d'années-lumière. Elles ont une grande variété de formes, mais le plus souvent il s'agit de sources doubles dont les deux composantes sont situées de part et d'autre de la galaxie optique et lui sont éventuellement reliées par un pont faiblement émissif. La polarisation linéaire de leur rayonnement montre qu'il est dû au mécanisme synchrotron. Il est possible d'estimer grossièrement l'énergie qui est contenue dans ces radiosources sous forme de particules de haute énergie : on trouve ainsi des valeurs énormes, de l'ordre de 1052 joules au moins, et il est certain qu'une grande partie de l'énergie présente dans la galaxie sous forme gravitationnelle ou nucléaire a dû servir à accélérer ces particules avec une très grande efficacité. La théorie de l'émission radio de cette classe de galaxies elliptiques, que l'on appelle souvent les radiogalaxies, a beaucoup progressé. Il paraît certain que les électrons relativistes qui remplissent les deux composantes des sources doubles ne sont pas accélérés sur place, ou ne le sont qu'en partie. Ils sont injectés directement par le noyau actif de la galaxie. On voit d'ailleurs fréquemment en radio des jets relativement fins qui partent du noyau même et le relient aux composantes étendues, lesquelles ont souvent aussi une structure allongée radialement. Comme les composantes étendues contiennent un champ magnétique dans lequel rayonnent les électrons relativistes, elles doivent aussi contenir du gaz ionisé où les courants électriques produisent le champ magnétique. Mais la détection directe de ce gaz est très difficile.
Les quasars
Les quasars ne sont autres que des noyaux de galaxies dans une phase particulièrement active, et leurs propriétés radio rappellent fortement celles des galaxies elliptiques que nous venons de décrire, mais en plus intense encore. Il semble cependant que, comme les galaxies, seuls les quasars les plus lumineux intrinsèquement sont des radiosources intenses ; d'autres n'ont pas d'émission radio détectable. Certains quasars ont une structure étendue, souvent double, tout à fait semblable à celle des radiogalaxies. D'autres, les plus nombreux, se réduisent à une radiosource très petite, mais dont les observations interférométriques intercontinentales à très haute résolution ont révélé la fréquente complexité. Des mesures optiques aussi bien que radio ont montré que l'intensité du rayonnement des quasars est souvent variable en quelques mois et même en quelques jours. Cela suggère une activité qui rappelle, en plus intense, ce qui se passe dans les noyaux de certaines galaxies (l'émission optique et l'émission radio de certaines galaxies elliptiques sont d'ailleurs elles-mêmes variables). On a même mesuré directement, dans plusieurs quasars, les mouvements d'expansion qui se produisent à une vitesse proche de celle de la lumière. L'origine des énergies énormes mises en jeu dans ces processus extrêmement violents paraît gravitationnelle, comme pour les radiogalaxies ; elle correspond à la chute de matière vers un trou noir central de très grande masse, de l'ordre du milliard de fois la masse du Soleil. Cette matière, très concentrée, produit dans les galaxies actives et les quasars une émission infrarouge très intense et des raies radio moléculaires que l'on a détectées dans certains objets parmi les plus lointains connus.
Radiosources et cosmologie
L'observation radioastronomique de nombreuses galaxies très lointaines et de quasars peut-être beaucoup plus lointains encore a fait naître l'espoir que l'étude des radiosources permettrait de connaître la géométrie et l'histoire de l'Univers. Malheureusement, d'une part, il n'existe aucun critère de distance pour ces objets qui soit purement radioastronomique (on est donc obligé de se servir d'observations optiques), d'autre part, les comptages de radiosources en fonction du flux reçu présentent des anomalies par rapport aux prédictions des modèles d'Univers classiques. On peut rendre compte de ces anomalies en supposant que les radiosources situées à de très grandes distances, et que l'on observe donc dans une partie de l'Univers plus proche des origines, sont plus nombreuses par unité de covolume ou plus puissantes que les objets proches. Ainsi l'Univers est évolutif, mais cette évolution même rend extrêmement difficile, sinon impossible, l'étude de sa géométrie à partir des radiosources qu'il contient. Mais l'identification des radiosources extragalactiques avec des objets optiques révèle des quasars et des galaxies actives très lointaines dont l'étude est particulièrement utile à la cosmologie.
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Écrit par
- James LEQUEUX : astronome émérite à l'Observatoire de Paris
Classification
Médias
Radioastronomie
Douglas Miller/ Hulton Archive/ Getty Images
Marin Ryle et la radioastronomie
Ron Case/ Hulton Archive/ Getty Images
Nébuleuse du Crabe
Space Telescope Science Institute/ NASA
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- RAIES D'ÉMISSION, astronomie
- NÉBULEUSES GAZEUSES
- SPECTROSCOPIE, astronomie
- CRABE NÉBULEUSE DU
- RADIOGALAXIES
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