Les lobes radio de la galaxie active Centaurus A sont aussi des émetteurs très intenses de rayons gamma

Des chercheurs, comprenant des astrophysiciens du Centre d'Etude Spatiale des Rayonnements de Toulouse (INSU-CNRS) ont utilisé le satellite Fermi (NASA) pour observer dans le domaine gamma les lobes de la radiogalaxie Centaurus A. Ces lobes, qui couvrent approximativement 20 fois le diamètre apparent de la pleine Lune, ont été crée par le trou noir supermassive que la radiogalaxie abrite en son centre et sont des émetteurs intenses de rayons gamma. C'est la première fois que ce type d'émission gamma est détectée dans une radiogalaxie, rendant ainsi Centaurus A encore plus intéressante à étudier.

Image composite de la radiogalaxie Centaurus A. Au centre l'image de centaurus A dans le domaine du visible. En orange l'image de Centaurus A dans le domaine radio et en mauve dans le domaine gamma. © NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration, Capella Observatory.

Centaurus A est la plus proche des galaxies à noyau actif se situant à 12 millions d'années-lumière de nous. Cette galaxie elliptique possède une structure très particulière avec deux jets de matière émanant d'un trou noir central de plusieurs centaines de millions de masses solaires. Elle serait en cours d'absorption d'une galaxie spirale. Cette matière, éjectée à des vitesses proches de la vitesse de la lumière, forme deux grands lobes de plusieurs millions d'années-lumière de long qui rayonnent dans le domaine des ondes radios. Dans ce domaine de longueurs d'onde il s'agit de l'un des plus grands et plus lumineux objets de la voute céleste, et constitue donc un champ de recherche privilégié.

L'équipe internationale, dont font partie des chercheurs du Centre d'Etude Spatiale de Rayonnements de Toulouse (CESR : CNRS, Université Paul Sabatier, OSU-INSU) a utilisé le satellite Fermi de la NASA pour observer cette radiogalaxie dans le domaine des rayons gamma. Grace à leurs observations ils ont découvert que les lobes radio sont également des sources brillantes en photons gamma de haute énergie. Ces lobes sont remplies de particules très énergétiques, notamment des électrons, qui beignent dans un intense champ magnétique. Les électrons, en spiralant le long des lignes de force du champ magnétique, émettent dans le domaine radio, émission qui est bien connu dans les accélérateurs de particules terrestres sous le nom d'émission synchrotron.

Pour ce qui est de l'émission dans le domaine gamma, les astrophysiciens pensent qu'elle proviendrait de l'interaction du fond diffus cosmologique avec les électrons relativistes dans le lobe. La signature du fond diffus cosmologique est l'émission de photons dans le domaine des microondes. Lorsque les électrons énergétiques dans les lobes entrent en interaction avec ces photons, ils leurs cèdent une belle part de leur énergie, les « propulsant » dans le domaine gamma. Il s'agit de l'effet Compton inverse qui est connu pour produire des rayons X dans les galaxies actives. Avec leur étude de Centaurus A, les chercheurs de l'équipe ont démontré pour la première fois que ce processus est aussi capable de transformer les photons microondes du fond diffus cosmologique en rayons gamma.

Par cette observation de Centaurus A par le satellite Fermi de la NASA, les astrophysiciens disposent maintenant d'un objet d'étude privilégié : une radiogalaxie dans lesquels des processus ultra-énergétiques se développent conduisant jusqu'à l'émission de rayonnement gamma. Un bel objet d'étude.