Modélisation des jets relativistes et de l'émission haute énergie des blazars et des microquasars galactiques
Résumé
Blazars form the more exotic class among the Active Galactic Nuclei. They are the place of both high energy particle acceleration, inferred from high energy variable emission which can apparently dominate their spectrum, and ejection of relativistic jets. Relativistic jets are needed to explain apparent superluminal motion observed in Very Long Baseline Interferometry. Such motions have been recently observed for some objects in our galaxy, the microquasars. In this thesis, we have developped a model that can explain the main characteristics of Blazars. The crucial point of this model is the presence of a non thermal pair plasma in the inner part of a Magnetohydrodynamic jet ('two-flow' model) . Firstly we show how the force due to the Compton interaction of a relativistic pair plasma in the anisotropic radition field of an accretion disc (Compton rocket effect) can propel the pair plasma up to high bulk Lorentz factors , compatible with the values deduced from the observations in galactic and extragalactic objects. The high energy emission is associated to the Inverse Compton process of the pair plasma on to two sources of photons. The first one is provided by the photons coming from the accretion disc and the other one is synchrotron photon produced in the relativistic jet (Synchrotron Self Compton process). The pair creation process by gamma-gamma absorption can account for the formation of this plasma. Good fits to multi-wavelength spectra of sorne objects are obtained. Pair creation is also subject to a runaway instability, which is a good candidate for explaining the variability in Blazars. A time-dependent model, with a simplified description of pair Creation and acceleration mechanism coupling is presented. Under some conditions, spontaneous, quasi periodic pair ejection can appear which could explain the formation of VLBI components, linked to high energy activity.
Dans cette thèse, je présente un modèle permettant de rendre compte des caractéristiques essentielles des Blazars, i.e. l'émission haute énergie (du MeV au TeV) et l'éjection de matière à des vitesses relativistes, compatibles avec l'observation de mouvements apparemment superluminiques, en interférométrie à très grande base (VLBI). Ce même type de mouvement a été observé pour des objets galactiques, les microquasars. L'ingrédient principal de ce modèle est la présence d'un plasma non thermique de paires évoluant dans un jet Magnéto-hydrodynamique (modèle à deux écoulements). Je montre comment la force résultant des interactions Compton Inverses d 'un plasma relativiste de paires, dans le champ de photons anisotrope provenant d'un disque d'accrétion (phénomène de fusée Compton) permet de propulser ce plasma jùsqu'à des vitesses d'ensemble relativistes. Les facteurs de Lorentz d'ensemble terminaux obtenus sont compatibles avec ceux déduits des observations des objets extragalactiques et galactiques. L'émission de photons haute énergie est associée au rayonnement Compton Inverse du plasma de paires sur deux types de photons sources, ceux provenant du dIsque d'accrétion et ceux provenant du propre rayonnement synchrotron de ces paires. Le processus de création de paires par absorption gamma-gamma permet d'expliquer naturellement la formation de ce plasma. Les différents rayonnements émis par le faisceau de paires permettent d'obtenir de bons ajustements des spectres multi-longueur d'onde de différents objets. L'instabilité due à la création de paires semble être une bonne clef pour l'explication de la variabilité des Blazars. Un modèle dépendant du temps, couplant de manière simplifiée création de paires et accélération des particules, est présenté. Sous certaines conditions, des éjections de paires apparaissent de manière quasi-périodique, pouvant expliquer l'apparition des nouvelles composantes VLBI, associées à un sursaut d'activité aux hautes énergies.