Image 43 GHz empilée de 3C 84, avec les principales régions d'émission étiquetées. Le mouvement détecté dans les deux voies s'avère potentiellement associé à des éruptions de rayons gamma. Crédit :Hodgson et al., 2021.
Une équipe internationale d'astronomes a mené une étude cinématique détaillée d'une radiogalaxie connue sous le nom de 3C 84. La recherche met en lumière les propriétés de cette source et son lien avec l'émission de rayons gamma. L'étude a été détaillée dans un article publié le 7 avril sur le référentiel de pré-impression arXiv.
Les radiogalaxies émettent d'énormes quantités d'ondes radio à partir de leur noyau central. Les trous noirs au centre de ces galaxies accumulent du gaz et de la poussière, générer des jets de haute énergie visibles dans les longueurs d'onde radio, qui accélèrent les particules chargées électriquement à des vitesses élevées.
Les astronomes s'intéressent particulièrement à l'étude des radiogalaxies brillantes et mal alignées en rayons gamma, car elles peuvent fournir une occasion unique de sonder les sites d'émission de haute énergie et les processus d'accélération des particules. Ces sources sont observées hors axe, qui permet aux chercheurs de résoudre transversalement la structure à petite échelle du jet et d'étudier sa connexion
avec émission de rayons gamma.
Situé dans l'amas de Persée à un décalage vers le rouge de 0,018, 3C 84 est le pendant radio de la galaxie Seyfert Type 1.5 NGC 1275 (autre désignation Persée A). Étant donné que 3C 84 est l'une des radiogalaxies les plus brillantes, sa morphologie de jet a été largement étudiée dans le passé. Les observations montrent que l'activité de jet la plus récente de cette radiogalaxie a très probablement commencé en 2005, avec une augmentation générale de la densité de flux dans la source et la création d'une région appelée C3, qui a été éjecté de la zone présumée de lancement du jet C1. De plus, la source a également une grande, faible zone d'émission quasi-stationnaire, surnommé C2, environ 40 degrés de décalage par rapport à l'émission actuelle du jet.
Cependant, bien que de nombreuses études sur le 3C 84 aient été menées et qu'il ait été détecté aux rayons gamma jusqu'à des énergies de TeV, les processus physiques responsables de l'émission à haute énergie de cette source restent mal compris. Ainsi, un groupe d'astronomes dirigé par Jeffrey A. Hodgson de l'Université Sejong de Séoul, Corée du Sud, a effectué une analyse approfondie de la cinématique du jet dans 3C 84 entre 2010 et 2017.
"Dans ce document, nous présentons les résultats de la méthode d'analyse WISE (wavelet-based image segmentation and evaluation) pour l'analyse cinématique du jet de 3C 84 en utilisant des données 7 mm VLBA [Very Long Baseline Array] de 2010 à 2017, et l'ont comparé aux cartes CLEAN, ", ont expliqué les chercheurs.
L'étude montre que la structure radio de 3C 84 est dominée par des caractéristiques de déplacement lent dans les deux voies est et ouest du jet. Le jet lui-même semble avoir accéléré jusqu'à ses vitesses maximales légèrement relativistes dans un rayon égal à 125, 000 fois les rayons gravitationnels du point de lancement du jet, et reste à une vitesse à peu près constante pour beaucoup plus loin.
La recherche a trouvé une vitesse maximale dans le jet d'environ 90% de la vitesse de la lumière, conduisant à un facteur de Lorentz minimum d'environ 1,35. Les données indiquent que des éruptions de rayons gamma sont observées lorsque des régions à déplacement plus rapide interagissent avec des régions à déplacement plus lent de 3C 84.
Par ailleurs, les observations ont détecté deux points chauds dans C3 qui deviennent brillants puis se dissipent vers l'ouest. Le deuxième hotspot a commencé à s'éclaircir fin 2015, et semble être associé à une éruption de rayons gamma particulièrement importante.
En tout, les résultats ont permis aux astronomes de tirer quelques conclusions concernant l'émission de rayons gamma de la source étudiée.
"Notre étude indique que des rayons gamma sont produits dans les voies est et ouest du jet. Nous avons discuté de la possibilité que des éruptions de rayons gamma soient produites via des mini-jets et des turbulences induits par la reconnexion magnétique. De plus, nous trouvons la preuve qu'il pourrait y avoir un excès d'énergie magnétique ou des gradients de pression et le milieu ambiant, ", ont écrit les auteurs de l'article.
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