Des astronomes de Suisse et d'Allemagne ont effectué des observations sur plusieurs longueurs d'onde d'un blazar à pic synchrotron élevé connu sous le nom de Mrk 421. Les résultats de cette campagne d'observation fournissent davantage d'informations sur la variabilité de l'émission de rayons gamma de cette source. L'étude a été publiée le 26 janvier sur arXiv.org.

Les blazars sont des quasars très compacts associés à des trous noirs supermassifs au centre des galaxies elliptiques géantes. En général, les blazars appartiennent à un groupe plus large de galaxies actives qui hébergent des noyaux galactiques actifs (AGN), et leurs traits caractéristiques sont des jets relativistes pointés presque exactement vers la Terre. Sur la base de leurs propriétés d'émission optique, les astronomes divisent les blazars en deux classes :les quasars radio à spectre plat (FSRQ) qui présentent de larges, lignes d'émission optique proéminentes, et les objets BL Lacertae (BL Lacs), qui ne le font pas.

Certains FSRQ sont des sources à pic synchrotron élevé (HSP) car leur pic synchrotron est supérieur à 1, 000 THz dans la trame de repos. Les observations montrent que les particules sont accélérées efficacement jusqu'aux très hautes énergies (VHE) dans les jets des HSP, ce qui rend ces sources très intéressantes pour les astronomes étudiant les blazars extrêmes.

À un décalage vers le rouge d'environ 0,031, Mrk 421 est un blazar HSP avec une composante synchrotron à basse énergie culminant au-dessus de 100, 000 THz. Il présente une émission GeV et TeV brillante et persistante avec des activités de brûlage fréquentes. Des observations antérieures ont montré que l'émission de rayons gamma de Mrk 421 est rapidement variable et son origine est encore débattue.

Afin de mieux comprendre l'origine de cette émission, une équipe d'astronomes dirigée par Axel Arbet-Engels de l'Ecole polytechnique fédérale de Zurich, La Suisse, a décidé d'analyser les données d'observation obtenues entre décembre 2012 et avril 2018, en utilisant neuf instruments différents allant de la radio à la bande de rayons gamma.

« Nous avons utilisé 5,5 ans de données de campagne d'observation impartiales, obtenu à l'aide du télescope FACT et du détecteur Fermi LAT aux énergies TeV et GeV, le plus long et le plus dense à ce jour, ainsi que des observations multi-longueurs d'onde contemporaines, caractériser la variabilité de Mrk 421 et contraindre les mécanismes physiques sous-jacents, ", ont écrit les chercheurs dans le journal.

L'étude a révélé que les plus fortes variations de Mrk 421 se produisent dans les rayons X durs et dans la bande d'énergie TeV. Il s'est avéré que les rayons X et les éruptions dans la bande d'énergie TeV sont très bien corrélées. Les flux de TeV et de rayons X mesurés simultanément se sont également avérés corrélés.

Selon le journal, le décalage moyen entre les variations du TeV et des rayons X est inférieur à 0,6 jour. Les variations de la bande d'énergie GeV semblent être fortement et largement corrélées à la variabilité optique et radio. Il a été constaté que les variations radio sont en retard de 30 à 100 jours sur celles-ci dans la bande GeV.

Résumant les résultats, les astronomes ont conclu que les émissions de rayons X et de TeV sont entraînées par la même population de particules de haute énergie. Ils ont ajouté qu'une telle variabilité pourrait être causée par des variations de l'énergie maximale des électrons, ou par, par exemple, le champ magnétique affectant les électrons et les protons.

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