Galaxie de Seyfert

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NGC 1097, vue prise par Hubble. Cette galaxie de Seyfert contient en son centre un trou noir supermassif de 100 millions de masses solaires[1].
NGC 5793 (de) est une galaxie de Seyfert située à plus de 150 millions d'années-lumière dans la constellation de la Balance[2].

Les galaxies de Seyfert sont des galaxies spirales caractérisées par un noyau extrêmement brillant et compact. D'une brillance de surface très élevée, leur noyau représente l'une des plus grandes sources de rayonnement électromagnétique connues de l'Univers, possiblement liée au trou noir supermassif en leur centre. Ces galaxies présentent des émissions fortes dans les domaines radio, ultraviolet, infrarouge et rayons X du spectre électromagnétique. Elles représenteraient plus de 5 % de l'ensemble des galaxies de l'univers observable.

Elles forment un des deux groupes importants de galaxies actives, l'autre groupe étant les quasars[3]. Elles ont été nommées d'après Carl Seyfert, qui a étudié ces objets au cours des années 1940.

Découverte[modifier | modifier le code]

La galaxie du Compas, une galaxie de Seyfert de type II[4].

Les galaxies de Seyfert ont été observées pour la première fois en 1908 à l'observatoire Lick par Edward A. Fath et Vesto Slipher. Ces derniers voulaient observer le spectre lumineux d'objets astronomiques qu'ils croyaient être des « nébuleuses spirales » à l'époque. Lors de leurs observations, ils ont remarqué que NGC 1068 émet six raies d'émission brillantes, ce qui était inhabituel car la plupart des objets astronomiques observés auparavant présentaient un spectre d'absorption semblable aux étoiles[5].

En 1926, Edwin Hubble observe les raies d'émission de M77 et de deux autres « nébuleuses » semblables. Il les classe dans la catégorie des objets extragalactiques[6]. En 1943, Carl Keenan Seyfert découvre d'autres galaxies similaires à NGC 1068 et indique que ces galaxies ont un noyau galactique très brillant et que celui-ci produit de larges raies d'émission[7].

Vers la fin des années 1950, d'autres caractéristiques sont découvertes sur les galaxie de Seyfert, entre autres que leur noyau est extrêmement compact, inférieur à 100 parsecs (pc) en taille, et d'une masse très élevée (≈109±1 masses solaires), et que la durée de leur pic d'émission nucléaire est relativement court (>108 années)[3].

Les recherches se poursuivent au cours des années 1960-1970. En mesurant la taille de son noyau, des scientifiques découvrent que les raies d'émission dans NGC 1068 sont produites dans une région d'environ mille années-lumière (a.l.), ce qui est très petit comparativement au diamètre de la galaxie entière. À l'époque, il est difficile de confirmer les estimations de distances et d'âges des galaxies de Seyfert car la brillance de leur noyau varie sur une échelle de temps de quelques mois et même quelques jours seulement[8]. En d'autres termes, on ne peut pas nécessairement déterminer leur âge par rapport à leur brillance et au temps que la lumière prend à se rendre à la Terre[9].

À la même période, en 1967, Benjamin Markarian, en collaboration avec Lipovestsky, publie une étude qui catalogue les galaxies ayant une forte émission dans l'ultraviolet. Le catalogue de Markarian (en) contient environ 500 galaxies, dont plusieurs galaxies de Seyfert[10],[11].

En 1977, on constate que peu de galaxies de Seyfert sont elliptiques et que la plupart d'entre-elles sont des galaxies spirales. De plus, on observe que les galaxies de Seyfert se retrouvent souvent en interaction[12]. Par la suite, les scientifiques ont cherché à regrouper des données spectrophotométriques sur les galaxies de Seyfert. Il est devenu clair que ce n'est pas tous les spectres de Seyfert qui se ressemblent. Elles ont donc été classées en fonction des caractéristiques de leur spectre d'émission.

Caractéristiques[modifier | modifier le code]

Illustration montrant comment l'orientation du jet de rayonnement affecte les propriétés observées par un observateur. À gauche, une vue d'artiste montre ce qu'un observateur pourrait voir. À droite est donné l'angle de la galaxie observée à gauche.
Vue d'artiste des composantes principales d'une galaxie active (ARN). Nous pouvons apercevoir les zones de gaz dense et moins dense situées près du disque d'accrétion renfermant en son centre le trou noir de la galaxie avec ses jets perpendiculaires de rayonnement.
Article connexe : galaxie active.

En astronomie, une galaxie active est une galaxie abritant un noyau supermassif en son centre entouré d'un bulbe galactique[2]. Ce noyau est une portion compacte au centre de la galaxie qui est beaucoup plus lumineuse que l'ensemble de la galaxie dans une partie ou dans l'ensemble du spectre. Ce sont les plus grandes sources de radiation électromagnétique de l'Univers[réf. souhaitée]. Selon leur type, la fréquence de luminosité d'une galaxie active peut varier de quelques heures à quelques années. De plus, ce noyau est entouré d'un disque de matière, le disque d'accrétion, qui peut, notamment, masquer en partie la pleine luminosité du noyau[13]. Les différents types de galaxies actives s'expliqueraient simplement par les différentes orientations qu'elles ont par rapport à la terre. Ainsi, puisque ces galaxies possèdent d'important nuages de gaz et de poussières, l'angle avec laquelle elles sont observées influence considérablement le spectre d'émission[14]

De plus, les galaxies actives possèdent différentes régions d'émission. En effet, il y a deux zones principales, toutes deux situées dans le disque d'accrétion et ayant des densités électroniques et températures différentes. L'une est plus près du centre de la galaxie, soit la BLR (Broad Lines Region), et l'autre, la NLR (Narrow-Line Region[15] ), est plus éloignée[16].

Les galaxies de Seyfert sont en très grande majorité de forme spirale. Comme mentionné plus haut, le noyau est extrêmement brillant, soit entre 108 et 1011 fois la luminosité du Soleil[14]. Les analyses du spectre lumineux de ces galaxies montrent une faible proportion des longueurs d'onde émise sous forme d'ondes radio et une moyenne et forte proportion d'émission sous forme, respectivement, de rayons gamma et de rayons X. Les observations infrarouges exposent des raies spectrales d'hydrogène, d'hélium, d'azote et d'oxygène. Cela est probablement dû au fait que les galaxies de Seyfert possèderaint une importante quantité de jeunes étoiles encore entourées de beaucoup de poussière, ce qui intercepte les longueurs d'onde faisant partie du spectre visible.

Ces galaxies correspondraient à plus de 5 % de la population totale des galaxies de l'Univers[17].

Classification[modifier | modifier le code]

Les différents types de galaxies de Seyfert sont différenciés selon les caractéristiques des raies qu'elles émettent. Généralement, on observe deux types de raies : les raies permises et les raies interdites. Les raies permises sont larges et les raies interdites sont étroites. La différence entre ces deux types de raies réside dans les différences physiques du milieu qui les émet. Pour émettre une raie spectrale interdite, il faut un milieu avec une densité électronique très faible. Ces régions sont appelées NLR et sont situées loin du noyau de la galaxie. Quant à elles, les raies permises sont émise par des régions BLR, plus près du noyau et plus denses[18].

Les galaxies de Seyfert de type 1 émettent surtout des raies permises, comme par exemple celles de l'hydrogène. On y observe des raies interdites faibles, telles celle de l'oxygène doublement ionisé (OIII)[19]. Le spectre des raies permises produites dans le NLR d'une galaxie de Seyfert de type 1 est caractérisé pas un continuum très bleu et large[20]. Celles de types 2 sont principalement constituées de raies interdites étroites[19].

Il est généralement possible de différencier les types de galaxies de Seyfert par les caractéristiques observables de leur noyau. Ainsi, le type 1 serait orienté de telle sorte que le noyau, ainsi que les jets de rayonnement perpendiculaires au disque d'accrétion, qu'il formerait un angle se situant entre 30 et 60 degrés par rapport à la terre. Le type 2, moins intense, permet d'observer la galaxie que sur le même axe que son disque d'accrétion, ce qui indiquerait une galaxie qui ne présente presque pas d'angle d'inclinaison par rapport à la Terre[21],[22].

Il existe aussi des galaxies intermédiaires se trouvant entre les types 1 et 2. Leur spectre de raie montre un pic central beaucoup plus étroit avec des ailes plus ou moins larges. Les types intermédiaires sont alors classés selon un ordre numérique fractionnaire en fonction de la largeur de leurs ailes, soit les galaxies de type 1.2, 1.5, 1.8 et 1.9. Plus le nombre est grand, plus les ailes sont larges et moins les galaxies présentes de fortes émissions dans les différentes longueurs d'onde[19].

Liste[modifier | modifier le code]

numéro Image Nom numéro de catalogue constellation découverte par
1
Messier 106 by Spitzer.jpg
M106 M 106
PGC 39600
2MASX J12185761+4718133
MCG+08-22-104
NGC 4258
UGC 7353
Chiens de chasse Pierre Méchain
2
M51 Hubble Remix.jpg
M51 NGC 5194 Chiens de chasse Charles Messier
3
Messier 77 spiral galaxy by HST.jpg
M77 M 77
PGC 10266
2MASX J02424077-0000478
MCG+00-07-083
NGC 1068
IRAS 02401-0013
UGC 2188
IRAS F02401-0013
AAVSO 0237-00
Baleine
4
NGC7314-HST-R814GB450.jpg
NGC 7314 (en) NGC 7314
IRAS F22330-2618
IRAS 22330-2618
PGC 69253
2MASX J22354623-2603008
ESO 533-53
ESO-LV 533-0530
MCG-04-53-018
Poisson austral
5
NGC 1672 HST.jpg
NGC 1672 NGC 1672
IRAS 04449-5920
IRAS F04449-5920
PGC 15941
ESO 118-43
2MASX J04454255-5914506
ESO-LV 118-0430
Dorade
6
NGC 1275 Hubble.jpg
NGC 1275 NGC 1275
PGC 12429
UGC 2669
2MASX J03194823+4130420
MCG+07-07-063
IRAS 03164+4119
IRAS F03164+4119
AAVSO 0313+41
QSO B0316+413
Persée
7
Sig05-013 small.jpg
NGC 1566 NGC 1566 Dorade
8
Circinus.galaxy.750pix.jpg
Galaxie du Compas Compas
9
NGC 1808HSTFull.jpg
NGC 1808 NGC 1808
IRAS F05059-3734
PGC 16779
2MASX J05074234-3730469
ESO 305-8
MCG-06-12-005
IRAS 0505-375P01
IRAS 05059-3734
ESO-LV 305-0080
Colombe
10
NGC 1058 GALEX.jpg
NGC 1058 NGC 1058
IRAS 02403+3707
PGC 10314
UGC 2193
2MASX J02433005+3720283
MCG+06-07-001
AAVSO 0237+36
Persée William Herschel
11
Ngc4395.jpg
NGC 4395 NGC 4395
UGC 7524
PGC 40596
2MASX J12254892+3332482
MCG+06-27-053
Chiens de chasse
12
NGC 4151.jpg
NGC 4151 NGC 4151
IRAS S12079+3941
IRAS S12080+3940
IRAS Z12080+3940
KPG 324b
PGC 38739
UGC 7166
2MASS J12103258+3924210
2MASX J12103265+3924207
MCG+07-25-044
Chiens de chasse
13
NGC 4725.jpg
NGC 4725 NGC 4725
IRAS 12480+2547
PGC 43451
UGC 7989
2MASX J12502661+2530027
MCG+04-30-022
Chevelure de Bérénice
14
NGC 1386.jpg
NGC 1386 (en) NGC 1386
IRAS F03348-3609
IRAS 03348-3609
PGC 13333
ESO 358-35
2MASX J03364623-3559573
MCG-06-09-005
GSC 07034-01204
Éridan
15 3C 61.1 (en) 3C 61.1
QSO B0210+860
PGC 2832137
Céphée
16
3C47-U4492101R.jpg
3C 47 (en) 3C 47
3C 47.0
4C 20.07
PGC 2817500
2MASS J01362442+2057275
QSO B0133+2042
QSO B0133+20
QSO B0133+207
Poissons
17
NGC 262.png
NGC 262 NGC 262
PGC 2855
2MASX J00484711+3157249
MCG+05-03-008
UGC 499
IRAS 00461+3141
IRAS F00460+3141
Andromède
18
Ngc788-hst-606.png
NGC 788 Baleine
19
NGC 2655 hst 13029 09 f814w f555w sci (crop).jpg
NGC 2655 (en) NGC 2655
2MASX J08553773+7813230
MCG+13-07-010
IRAS 08491+7824
UGC 4637
IRAS F08491+7824
PGC 25069
Girafe
20
NGC2685WikiSky.png
NGC 2685 NGC 2685
2MASX J08553474+5844038
MCG+10-13-039
UGC 4666
IRAS F08516+5855
IRAS 08517+5855
PGC 25065
Grande Ourse
21
NGC 2768 Hubble WikiSky.jpg
NGC 2768 (en) NGC 2768
MCG+10-13-065
UGC 4821
IRAS F09077+6014
PGC 25915
2MASX J09113750+6002139
Grande Ourse
22
NGC 3227 NGC 3226 Hubble WikiSky.jpg
NGC 3227 NGC 3227
PGC 30445
UGC 5620
2MASS J10233057+1951542
2MASX J10233060+1951538
MCG+03-27-016
IRAS 10207+2007
IRAS 1020+201P15
IRAS F10207+2007
KPG 234b
Lion
23
NGC 3393 bw.jpg
NGC 3393 NGC 3393
PGC 32300
2MASX J10482346-2509433
MCG-04-26-011
ESO 501-100
IRAS 10459-2453
IRAS F10459-2453
Hydre
24
NGC 3516.png
NGC 3516 NGC 3516
MCG+12-11-009
UGC 6153
IRAS 11033+7250
IRAS F11034+7250
PGC 33623
2MASX J11064749+7234066
Grande Ourse
25
NGC 4138 hst 06837 G547.png
NGC 4138 (en) NGC 4138
PGC 38643
2MASX J12092978+4341071
UGC 7139
MCG+07-25-035
Chiens de chasse
26
NGC 4593 HST.png
NGC 4593 NGC 4593
IRAS 12370-0504
PGC 42375
2MASS J12393945-0520390
2MASX J12393949-0520391
MCG-01-32-032
IRAS F12370-0504
Vierge
27
Ngc4698-hst-R814GB450.jpg
NGC 4698 (en) NGC 4698
PGC 43254
2MASX J12482293+0829140
MCG+02-33-024
UGC 7970
IRAS 12458+0845
IRAS F12458+0845
Vierge
28
Supermassive black hole at the heart of NGC 5548.jpg
NGC 5548 NGC 5548
PGC 51074
2MASX J14175951+2508124
MCG+04-34-013
UGC 9149
IRAS 14156+2522
IRAS F14157+2522
Bouvier
29 NGC 5929 (en) NGC 5929
UGC 9851
IRAS F15243+4150
IRAS 15243+4150
KPG 466b
PGC 55076
MCG+07-32-006
Bouvier
30
NGC 6251HST.jpg
NGC 6251 (en) NGC 6251
PGC 58472
UGC 10501
2MASS J16323197+8232165
2MASX J16323175+8232165
MCG+14-08-010
QSO B1637+826
NPM1G+82.0085
Petite Ourse
31
NGC 6300 hst 09042 R814B450.png
NGC 6300 (en) 6300 Autel
32
Hubble Interacting Galaxy UGC 8058 (2008-04-24).jpg
Markarian 231 IRAS F12540+5708
IRAS 12540+5708
UGC 8058
PGC 44117
2MASX J12561432+5652244
MCG+10-19-004
QSO B1254+571
Grande Ourse
33 3C 305 (en) IC 1065
PGC 52924
2MASX J14492161+6316142
MCG+11-18-008
UGC 9553
IRAS F14483+6328
3C 305.0
3C 305
4C 63.21
QSO B1448+634
QSO B1448+6328
Dragon
34 3C 171 (en) 3C 171.0
QSO B0651+542
3C 171
4C 54.11
PGC 2817570
Lynx
35 3C 215 (en) PGC 2817602
2MASS J09063186+1646119
3C 215
3C 215.0
4C 16.26
QSO B0903+169
QSO B0903+16
QSO B0903+1658
Cancer
36 3C 249.1 (en) PGC 2821945
QSO B1100+772
2MASS J11041384+7658581
3C 249.1
4C 77.09
QSO J1104+7658
QSO B1100+773
QSO B1100+7715
Dragon
37 3C 438 (en) 2MASX J21555232+3800285
PGC 2817736
3C 438
QSO B2153+377
3C 438.0
4C 37.63
Cygne
38 3C 109 (en) 3C 109
3C 109.0
4C 11.18
QSO B0410+1104
QSO B0410+110
PGC 2817533
Taureau
39 3C 219 (en) PGC 2817605
2MASX J09210862+4538575
3C 219
3C 219.0
4C 45.19
QSO B0917+458
Grande Ourse
40 3C 223 (en) PGC 27575
2MASX J09395280+3553588
3C 223.0
3C 223
4C 36.16
QSO B0936+361
Petit Lion
41 3C 303 (en) 2MASX J14430282+5201368
3C 303.0
3C 303
QSO B1441+5214
Bouvier
42 3C 452 (en) PGC 69671
2MASX J22454878+3941153
3C 452
QSO B2243+394
3C 452.0
4C 39.71
Lézard
43 3C 79 (en) 3C 79.0
3C 79
4C 16.07
PGC 1524618
2MASX J03100013+1705581
QSO B0307+169
Bélier
44 3C 433 (en) 2MASX J21234458+2504272
PGC 66688
3C 433.0
QSO B2121+248
3C 433
4C 24.54
Petit Renard

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) « A wanderer dancing the dance of stars and space », SpaceTelescope.org,‎
  2. a et b (en) « Secrets at the heart of NGC 5793 », SpaceTelescope.org, NASA, ESA, and E. Perlman (Florida Institute of Technology),‎ (consulté le 5 mai 2016)
  3. a et b (en) Juan Pablo Torres-Papaqui, « TEMA 1. Introduction Active Galactic Nuclei: History and Overview », Universidad de Guanajuato (consulté le 8 avril 2016)
  4. (en) « HubbleSite - NewsCenter - Hubble Captures an Extraordinary and Powerful Active Galaxy (11/30/2000) - Release Images »,‎ (consulté le 19 mai 2016)
  5. (en) « Introduction aux galaxies actives », The Open University (consulté le 10 mars 2016)
  6. (en) Edwin P. Hubble, « Extragalactic nebulae », The Astrophysical Journal, vol. 64,‎ , p. 321–369 (DOI 10.1086/143018, Bibcode 1926ApJ....64..321H)
  7. (en) Carl K. Seyfert, « Nuclear Emission in Spiral Nebulae », The Astrophysical Journal, vol. 97,‎ , p. 28–40 (DOI 10.1086/144488, Bibcode 1943ApJ....97...28S)
  8. (en) Robert Nemiroff & Jerry Bonnell, « Seyfert Galaxy NGC 7742 »,‎ (consulté le 19 mai 2016)
  9. (en) Daniel W. Weedman, « Seyfert Galaxies », Annual Review of Astronomy and Astrophysics, vol. 15,‎ , p. 69–95 (DOI 10.1146/annurev.aa.15.090177.000441, Bibcode 1977ARA&A..15...69W, lire en ligne)
  10. (en) I. Shlosman, « Seyfert Galaxies », University of Kentucky,‎ (consulté le 12 mars 2016)
  11. (en) Bradley M. Peterson, An Introduction to Active Galactic Nuclei, Cambridge University Press, (ISBN 978-0-521-47911-0, lire en ligne)
  12. (en) Thomas F. Adams, « A Survey of the Seyfert Galaxies Based on Large-Scale Image-Tube Plate », The Astrophysical Journal Supplement, vol. 33,‎ , p. 19–34 (DOI 10.1086/190416, Bibcode 1977ApJS...33...19A)
  13. (en) Roger D. Blandford, « Active Galaxies and Quasistellar Objects, Accretion » (consulté le 19 mai 2016)
  14. a et b Maria Massi, « Active galaxy » (consulté le 19 mai 2016)
  15. (en) Hagai Netzer et Ari Laor, « Dust in the narrow-line region of active galactic nuclei », The Astrophysical Journal, vol. 404,‎ , p. L51 (ISSN 0004-637X, DOI 10.1086/186741)
  16. Florence Durret, « Les galaxie à noyau actif, Le modèle unifié » (consulté le 19 mai 2016)
  17. (en) R. Maiolino, G. H. Rieke, « Low-Luminosity and Obscured Seyfert Nuclei in Nearby Galaxies », Astrophysical Journal, vol. 454,‎ , p. 95 (résumé)
  18. (en) « Astrophysics 2, lecture 27: Active galaxies - the Unified Model »,‎ (consulté le 19 mai 2016), p. 7
  19. a, b et c Jacques Gispert, « Galaxies actives » (consulté le 19 mai 2016)
  20. (en) « Hubble Space Telescope STIS Ultraviolet Spectral Evidence of Outflow in Extreme Narrow-Line Seyfert 1 Galaxies », The Astrophysical Journal, vol. 611,‎ (lire en ligne)
  21. Olivier Esslinger, « Le modèle unifié des galaxies actives », sur Astronomie & astrophysique,‎ 27 avril 2011 (dernière mise à jour le 3 janvier 2015) (consulté le 19 mai 2016)
  22. (en) V. Singh, P. Shastri et G. Risaliti, « X-ray spectral properties of Seyfert galaxies and the unification scheme », Astronomy & Astrophysics, vol. 532,‎ , A84 (ISSN 0004-6361, DOI 10.1051/0004-6361/201016387)

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