Noyaux actifs de galaxies en rayons gamma extrêmes : connexions radio-gamma pour l'étude des blazars intermédiaires

Active galactic nuclei in extreme gamma-days : radio-gamma connections for the study of intermediate blazars

• Auteur / Autrice : Olivier Hervet
• Direction : Catherine Boisson, Hélène Sol
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astronomie et astrophysique
• Date : Soutenance en 2015
• Etablissement(s) : Observatoire de Paris
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Meudon, Hauts-de-Seine1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LUTH Laboratoire Univers et Théories (Observatoire de Paris - Section de Meudon)
• Jury : Président / Présidente : Daniel Rouan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Catherine Boisson, Hélène Sol, Gilles Henri, Jérôme Rodriguez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gilles Henri, Jérôme Rodriguez

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interférométrie à très grandes bases

Objets BL Lacertae

Noyaux actifs de galaxies

Résumé

Le développement des observations multi-longueurs d’onde des noyaux actifs de galaxies permet aujourd’hui d’atteindre une couverture quasi complète de leur rayonnement depuis la radio jusqu’aux plus hautes énergies accessibles, du domaine du TeV, par les télescopes Tcherenkov. Les modèles d’émissions de ces sources se trouvent de plus en plus contraints, en particulier pour les blazars où les scénarios standards de type Synchrotron Self Compton (SSC) à une zone sont régulièrement mis en défaut par ce nouveau flot d’informations. Le sujet principal de cette thèse est l’étude approfondie des blazars dits « intermédiaires » entre les deux catégories spectrales depuis longtemps identifiées que sont les BL Lacs et les FSRQs (pour fat spectrum radio quasars). En première approche nous menons une étude complète du blazar intermédiaire Ap Librae pour lequel nous montrons que la base du jet étendu joue un rôle très significatif dans le rayonnement global de la source. Pour cette étude nous présentons le développement d’un code SSC multi-zones traitant de manière cohérente les interactions radiatives entre les différentes composantes. Nous nous concentrons ensuite sur les caractéristiques radio observés par « very large baseline interferometry » (VLBI) du jet pouvant être utilisés pour contraindre efficacement les paramètres physiques et géométriques du modèle, et déduisons un lien fort entre les nodules radios observés dans le jet et la zone compacte émettant en gamma. En seconde approche nous caractérisons une population de blazars par l’étude des spectres radios, qui à l’instar d’Ap Librae présentent un jet relativement puissant devant l’émission d’une zone compacte SSC. Nous proposons une classification nouvelle des blazars basée sur les propriétés cinématiques des jets VLBI dans un échantillon de 167 sources sélectionnées dans la base de données du réseau de télescopes radio MOJAVE. La présence d’une corrélation entre la cinématique radio et la classe spectrale met en avant la nature de cette classe intermédiaire, dont nous vérifions par la suite la cohérence dans un scénario d’unification des blazars. Cette thèse étant également au sein de la collaboration du réseau de télescopes Tcherenkov H. E. S. S. , nous présentons les résultats d’analyse de sources nouvellement détectées ou très prometteuses aux très hautes énergies. Nous exposons aussi les développements récents d’une méthode d’amélioration de la précision astrométrique du réseau par le suivi d’étoiles sur les caméras.

The development of multi-wavelength observations of active galactic nuclei nowadays allows to reach a quasi-full coverage their emission from radio to the highest reachable energies, in the TeV domain, by the Cherenkov telescopes. Consequently, the emission models of the sources are increasingly constraints, in particular for the blazars where standard one zone synchrotron self-Compton (SSC) emission scenarios are regularly disproved by this new information flow. The main subject of this thesis is the in-depth study of blazars called “intermediates” between the two spectral categories identified long-time ago which are BL Lacs and FSRQs (for flat spectrum radio quasars). In a first stage we lead a complete study of the intermediate blazar Ap Librae for which we show that the extended jet basis play a very significant role in the overall source radiation. For this study we present the development of a SSC multi-zones code dealing in a consistent way the radiative interactions between the different components. Thereafter we are foscusing on the radio features of the jet, observed by very long baseline interferometry (VLBI), being able to be used to constrain effectively the physical and geometrical parameters of the model. This study allows to deduce a strong link between the observed jet radio knots and the compact zone which emits in gamma-rays. In a second stage we characterize a blazar population by the radio spectra study, which like Ap Librae show a relatively strong jet compared to the emission of the compact SSC zone. We propose a new blazar classification based on kinematic properties of VLBI jets in a sample of VLBI jets in a sample of 167 sources selected in the MOJAVE database. A good correlation between VLBI kinematic properties and spectral classes is found and highlight the presence of an intermediate class. Hence we check consistence of the peculiar properties of this class in the general blazar unification scheme. This thesis being also within the H. E. S. S. Collaboration, we present the analysis results of recently detected or very promising sources at the very high energies. We expose also the last developments of a method which could improve the astrometric accuracy of the H. E. S. S. Array by a star tracking on the cameras.