À l’aide de l’observatoire à rayons X Chandra de la NASA, des astronomes du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) et d’ailleurs ont étudié une galaxie active connue sous le nom de Markarian 78. Ils rapportent que la source présente des chocs de terminaison et une émission de rayons X prolongée. L’étude a été détaillée dans un article publié le 27 avril sur arXiv.org.
Les noyaux galactiques actifs (AGN) sont des trous noirs supermassifs en accrétion résidant au centre de certaines galaxies, émettant un rayonnement puissant à haute énergie lorsqu’ils accrètent du gaz et de la poussière. Ces noyaux peuvent former des jets, ayant pour la plupart des formes cylindriques, coniques ou paraboliques, qui s’observent même à l’échelle des mégaparsecs. En général, les galaxies hébergeant des AGN sont appelées galaxies actives.
À une distance d’environ 521 millions d’années-lumière de la Terre, Markarian 78 (ou Mrk 78 en abrégé) est une galaxie Seyfert de type II d’une taille estimée à environ 2 400 années-lumière. L’émission dans l’infrarouge moyen de cette galaxie est dominée par la poussière chauffée par l’AGN et la luminosité intrinsèque de 2 à 10 keV de cette source a été mesurée entre 8 et 12 tredecillion erg/s.
Les observations précédentes de Mrk 78 ont révélé que son jet radio est dévié par le gaz ionisé qu’il rencontre et l’accélère. De plus, il a été constaté que le jet radio est perturbé par un nuage compact et se dilate en une « bulle » qui fuit, accélérant et supprimant les nœuds de gaz ionisés.
Afin d’obtenir une meilleure vue des mécanismes physiques par lesquels l’AGN central impacte le gaz dans Mrk 78, une équipe d’astronomes dirigée par Francesca M. Fornasini de CfA a effectué des observations aux rayons X de cette galaxie à l’aide du spectromètre d’imagerie CCD avancé (ACIS) de Chandra. . Les résultats ont été comparés avec des études radio précédentes de cette source.
Les chercheurs ont réussi à imager la région interne de Mrk 78 à une résolution inférieure à la seconde d’arc dans les rayons X et ont trouvé une morphologie complexe avec des variations spectrales sur des échelles de 650 à 6 500 années-lumière. Bien que les observations aient détecté un nœud compact (environ 2 300 années-lumière de diamètre) de rayons X, du côté Est de la source, coïncidant avec le nœud radio, il s’avère que son côté Ouest est assez différent car il est dominé par un boucle étendue d’émission de rayons X (environ 5 500 années-lumière du noyau et environ 4 500 années-lumière de diamètre.
De plus, dans les régions d’émission étendues, les astronomes ont identifié des spectres complexes nécessitant au moins deux composants, photoionisés ou thermiques, et une éventuelle obscurcissement intrinsèque. Il a été noté que l’ajustement spectral de cette émission étendue préfère les modèles qui incluent des modèles thermiques représentatifs de l’émission choquée.
Les scientifiques estiment que l’énergie thermique susceptible d’être injectée dans le milieu interstellaire par ces chocs terminaux est comprise entre 200 et 600 duodécillions erg/s. Sur cette base, ils ont calculé que la puissance totale libérée par les chocs dans ces régions est estimée entre 200 et 2 000 duodécillions d’erg/s.
En général, les chercheurs ont noté que les chocs du côté ouest de Mrk 78 se produisent à environ 3 260 années-lumière plus loin que du côté est. Ils supposent que l’émission choquée de rayons X mous plus près du noyau est présente mais fortement absorbée, ou que le gaz choqué plus près du noyau peut être trop chaud pour se refroidir rapidement. Ces deux hypothèses, selon les auteurs de l’article, sont les explications les plus plausibles d’un tel décalage de l’émission de rayons X de l’Ouest par rapport au rayon de renouvellement du flux sortant.
Francesca M. Fornasini et al, Termination Shocks and the Extended X-ray Emission in Mrk 78. arXiv:2204.13140v1 [astro-ph.HE], arxiv.org/abs/2204.13140
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