Radiation asymmetry in extragalactic radiosources
Dissymétrie de rayonnement dans les radiosources extragalactiques
Résumé
My research was principally concerned with the origin of the radiation from extragalactic jets. Very different approaches have been used (optical and radio observations, modelisation and theory) because I am convinced that only a global view can bring a sufficiently precise understanding of the physics of these objects. Individually, the different components of radiosources (jets, lobes, VLBI jets, Active Nuclei, ...) are poorly constrained by the observations. Jet asymmetry can be considered as the backbone of my reseach: explaining why a jet radiates while its opposite counterpart is not visible is, to my view, an ultimate objective.
From a synthesis of observations and several theoretical developments, I have build a model explaining jet one-sidedness at large scale. It still remains qualitative but encompasses most properties of radiosources. Contrarily to the often assumed interpretation, I have been able to demonstrate that the asymmetries are mainly intrinsical, due to the significant dependance of jet radiation properties on its interaction with the ambiant local medium.
As a necessary complement, I also tried to understand the properties of jet radiation very close to the central engine, in order to reach in the future a global modelisation consistent at all scales of extragalactic radiosources.
From a synthesis of observations and several theoretical developments, I have build a model explaining jet one-sidedness at large scale. It still remains qualitative but encompasses most properties of radiosources. Contrarily to the often assumed interpretation, I have been able to demonstrate that the asymmetries are mainly intrinsical, due to the significant dependance of jet radiation properties on its interaction with the ambiant local medium.
As a necessary complement, I also tried to understand the properties of jet radiation very close to the central engine, in order to reach in the future a global modelisation consistent at all scales of extragalactic radiosources.
Quelques centaines de galaxies dans l'Univers présentent des structures extraordinaires, d'une taille parfois gigantesque (jusqu'à plusieurs fois le rayon de la galaxie parente). Ces structures, visibles essentiellement dans le domaine des longueurs d'onde radio, donc appelées radiosources, sont caractérisées dans les deux tiers des cas par des ``jets'' extrêmement bien collimatés. Ils proviennent du noyau de ces galaxies (dites actives) et déversent leur énergie dans des régions diffuses appelées ``lobes''. L'étude des jets extragalactiques a une portée très large puiqu'ils constituent des sondes naturelles à la fois du coeur des galaxies actives et des milieux interstellaire et intergalactique. Ils sont sans aucun doute le signe d'étapes violentes dans l'évolution des galaxies (interaction, coalescence, trous noirs,...).
La plus grosse partie de mes recherches s'est attachée à déterminer l'origine du rayonnement dans les jets extragalactiques. J'ai abordé cette étude sous de multiples facettes (observations optiques et radio, modélisation et théorie) parce que je suis convaincu que seule une vision globale de ces objets autorise une approche suffisamment précise de leur physique. Prises individuellement, les différentes composantes des radiosources (lobes, jets, jets VLBI, noyaux actifs,...) ne sont que très peu contraintes par les observations. La dissymétrie (ou unilatéralité) des jets peut être considérée comme le thème fédérateur de mes travaux. Expliquer pourquoi un jet rayonne alors que son opposé n'est pas visible est à mon avis un objectif ultime: lorsque nous l'aurons atteint, nous aurons alors vraiment compris la physique des jets extragalactiques.
Ce mémoire s'articule autour de l'idée centrale que les jets sont non-relativistes et qu'une population de particules ultra-relativistes (électrons-positrons) supplémentaires explique le rayonnement synchrotron. C'est à partir d'une synthèse d'observations et de différents travaux théoriques que j'ai construit un modèle expliquant l'unilatéralité des jets à grande échelle. Il reste encore qualitatif, mais il englobe plus généralement les propriétés des radiosources. L'interprétation usuelle de la dissymétrie des jets fait appel uniquement à un effet Doppler relativiste. J'ai pu démontrer au contraire que ces dissymétries sont essentiellement intrinsèques, c'est-à-dire que les propriétés du rayonnement d'un jet dépendent des propriétés locales de son environnement. Toutes mes recherches se situent dans ce cadre et ont pour objectif d'appuyer le modèle par des observations et de le quantifier par des approches théoriques.
Un complément indispensable à l'étude des radiosources à grande
échelle, est la compréhension de ce qui se passe à plus petite
échelle, jusque vers la zone de formation des jets. Une partie de
mes travaux en cours a pour objectif d'établir un lien entre les calculs théoriques de la machine infernale centrale et les structures à grandes échelles, par l'intermédiaire d'observations et de modélisations de la région la plus petite observable par des techniques d'interférométrie intercontinentale. Mon espoir est d'aboutir à une modélisation globale et entièrement cohérente à toutes les échelles d'une radiosource extragalactique.
La plus grosse partie de mes recherches s'est attachée à déterminer l'origine du rayonnement dans les jets extragalactiques. J'ai abordé cette étude sous de multiples facettes (observations optiques et radio, modélisation et théorie) parce que je suis convaincu que seule une vision globale de ces objets autorise une approche suffisamment précise de leur physique. Prises individuellement, les différentes composantes des radiosources (lobes, jets, jets VLBI, noyaux actifs,...) ne sont que très peu contraintes par les observations. La dissymétrie (ou unilatéralité) des jets peut être considérée comme le thème fédérateur de mes travaux. Expliquer pourquoi un jet rayonne alors que son opposé n'est pas visible est à mon avis un objectif ultime: lorsque nous l'aurons atteint, nous aurons alors vraiment compris la physique des jets extragalactiques.
Ce mémoire s'articule autour de l'idée centrale que les jets sont non-relativistes et qu'une population de particules ultra-relativistes (électrons-positrons) supplémentaires explique le rayonnement synchrotron. C'est à partir d'une synthèse d'observations et de différents travaux théoriques que j'ai construit un modèle expliquant l'unilatéralité des jets à grande échelle. Il reste encore qualitatif, mais il englobe plus généralement les propriétés des radiosources. L'interprétation usuelle de la dissymétrie des jets fait appel uniquement à un effet Doppler relativiste. J'ai pu démontrer au contraire que ces dissymétries sont essentiellement intrinsèques, c'est-à-dire que les propriétés du rayonnement d'un jet dépendent des propriétés locales de son environnement. Toutes mes recherches se situent dans ce cadre et ont pour objectif d'appuyer le modèle par des observations et de le quantifier par des approches théoriques.
Un complément indispensable à l'étude des radiosources à grande
échelle, est la compréhension de ce qui se passe à plus petite
échelle, jusque vers la zone de formation des jets. Une partie de
mes travaux en cours a pour objectif d'établir un lien entre les calculs théoriques de la machine infernale centrale et les structures à grandes échelles, par l'intermédiaire d'observations et de modélisations de la région la plus petite observable par des techniques d'interférométrie intercontinentale. Mon espoir est d'aboutir à une modélisation globale et entièrement cohérente à toutes les échelles d'une radiosource extragalactique.
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