Une image prise à des longueurs d'onde radio des jets spectaculaires de particules chargées éjectées du noyau de la galaxie Cygnus-A. Les images radio récemment obtenues ont permis de résoudre les points chauds dans les jets aux endroits où ils impactent le milieu environnant. La pensée conventionnelle est que la majeure partie du rayonnement dans de tels points chauds est produite par des chocs, mais les nouveaux résultats ont révélé que d'autres processus, peut-être l'absorption, doit être impliqué. Crédit :NRAO/AU
Le noyau d'une galaxie dite « active » contient un trou noir massif qui accrète vigoureusement de la matière. Par conséquent, le noyau éjecte souvent des jets bipolaires de particules chargées se déplaçant rapidement qui rayonnent brillamment à de nombreuses longueurs d'onde, en particulier les longueurs d'onde radio. Les galaxies actives présentent une gamme de propriétés radicalement différentes, et ceux qui sont brillants dans la radio peuvent rayonner jusqu'à mille milliards de luminosités solaires de rayonnement dans l'espace à ces longueurs d'onde.
L'émission intense provient de l'environnement chaud du trou noir car les électrons, se déplaçant à une vitesse proche de la lumière dans un environnement de forts champs magnétiques, rayonner à la radio. Les jets de particules dirigés finissent par entrer en collision avec le milieu ambiant et convertissent une grande partie de leur énergie de mouvement en chocs. Les points de terminaison dans le jet flow sont considérés comme des points très chauds, structures lumineuses et compactes. Les hotspots peuvent inverser le flux des jets vers le trou noir, et générer ainsi des turbulences supplémentaires et des mouvements aléatoires. La température caractéristique d'un point chaud (ou plus précisément, la dépendance spectrale de la luminosité par rapport à la longueur d'onde) révèle la nature des processus physiques à l'œuvre. La plupart des radiogalaxies actives connues ont des points chauds dont la dépendance spectrale est bien conforme à l'idée de chocs de terminaison et de flux inversés, mais certaines radiogalaxies très lumineuses ne s'y conforment pas.
La radiogalaxie Cygnus A est l'exemple le plus proche et le plus puissant d'une double radiogalaxie et en tant que telle est un archétype de cette classe. C'est aussi l'un des premiers objets découverts dont les points chauds ne semblaient pas conformes à l'image conventionnelle, et pendant des décennies, les astronomes ont débattu des raisons possibles. La capacité limitée des radiotélescopes à grande longueur d'onde (basse fréquence) à résoudre les petites tailles des points chauds était un facteur de complication. Les astronomes du CfA Reinout van Weeren et Gianni Bernardi (maintenant au SKA Afrique du Sud) faisaient partie d'une grande équipe qui a utilisé le radiotélescope à faible fréquence ("LOFAR") pour obtenir des images à haute résolution spatiale des points chauds de Cygnus A. Leurs résultats fournissent la première preuve directe que la différence de forme spectrale précédemment déduite est réelle. Les scientifiques présentent une analyse détaillée dans un article séparé, mais dans cet article, les résultats de base indiquent qu'un autre processus que l'activité de choc doit être impliqué; l'équipe suggère que l'absorption du rayonnement par le matériel local intervenant pourrait faire partie de l'image finale.