Les quasars visibles aux énergies des rayons gamma sont appelés «blazars». Les blazars sont parmi les objets les plus énergétiques de l'univers et sont alimentés par des trous noirs supermassifs au cœur de certaines galaxies elliptiques géantes. Une équipe internationale d'astrophysiciens utilisant une combinaison de télescopes terrestres et spatiaux a découvert des changements surprenants dans le rayonnement émis par une galaxie active. L'image qui émerge de ces premières observations simultanées avec des télescopes optiques, à rayons X et à rayons gamma de nouvelle génération est beaucoup plus complexe que ce que les scientifiques attendaient et remet en question les théories actuelles sur la façon dont les blazars génèrent le rayonnement qu'ils émettent.
La galaxie, appelée PKS 2155-304, émet des jets de particules de direction opposée se déplaçant près de la vitesse de la lumière lorsque la matière tombe dans un trou noir supermassif central; ce processus n'est pas bien compris. Dans le cas des blazars, la galaxie est orientée de telle sorte que nous regardons droit dans le jet.
PKS 2155-304 est situé à 1,5 milliard d'années-lumière dans la constellation méridionale de Piscis Austrinus et est généralement une source de rayons gamma détectable mais faible. Mais lorsque son jet subit une explosion majeure, comme il l'a fait en 2006, la galaxie peut devenir la source la plus brillante du ciel aux plus hautes énergies de rayons gamma que les scientifiques peuvent détecter - jusqu'à 50 billions de fois l'énergie de la lumière visible. Même à partir de sources fortes, seulement environ un rayon gamma cette énergie frappe chaque mois un mètre carré au sommet de l'atmosphère terrestre.
L'absorption atmosphérique de l'un de ces rayons gamma crée une pluie de courte durée de particules subatomiques. Lorsque ces particules se déplaçant rapidement se précipitent dans l'atmosphère, elles produisent un léger éclair bleu. Le système stéréoscopique à haute énergie (H.E.S.S), un ensemble de télescopes situés en Namibie, a capturé ces flashs du PKS 2155-304.
Des rayons gamma à des énergies inférieures ont été détectés directement par le télescope à grande surface (LAT) à bord du télescope spatial à rayons gamma Fermi de la NASA. «Le lancement de Fermi nous donne l'occasion de mesurer cette puissante galaxie sur autant de longueurs d'onde que possible pour la première fois», explique Werner Hofmann, porte-parole du H.E.S.S. équipe de l'Institut Max-Planck de physique nucléaire à Heidelberg, Allemagne.
Le régime des rayons gamma étant entièrement couvert, l'équipe s'est tournée vers les satellites Swift et Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) de la NASA pour fournir des données sur les émissions de rayons X de la galaxie. Pour compléter la couverture de longueur d'onde, le H.E.S.S. Télescope automatique pour la surveillance optique, qui a enregistré l'activité de la galaxie en lumière visible.
Entre le 25 août et le 6 septembre 2008, les télescopes ont surveillé le PKS 2155-304 dans son état calme et sans torchage. Les résultats de la campagne de 12 jours sont surprenants. Lors d'épisodes de torchage de ce blazar et d'autres blazars, les émissions de rayons X et gamma montent et descendent ensemble. Mais cela ne se produit pas de cette façon lorsque le PKS 2155-304 est dans son état silencieux - et personne ne sait pourquoi.
Ce qui est encore plus étrange, c'est que la lumière visible de la galaxie monte et descend avec son émission de rayons gamma. «C’est comme regarder un chalumeau où les températures les plus élevées et les températures les plus basses changent au fur et à mesure, mais pas les températures moyennes», explique Berrie Giebels, astrophysicien à l’École polytechnique de France qui travaille avec les H.E.S.S. et les équipes Fermi LAT.
«Les astronomes apprennent que les divers constituants des jets dans les blazars interagissent de manière assez compliquée pour produire le rayonnement que nous observons», explique Jim Chiang, membre de l'équipe de Fermi, à l'Université de Stanford, en Californie. «Ces observations peuvent contenir les premiers indices pour nous aider démêler ce qui se passe vraiment au cœur d'un blazar. »
Source: NASA
