Nouvelles perspectives sur les rotations de polarisation des quasars

Les quasars sont des objets super lumineux dans l'univers, alimentés par des trous noirs supermassifs en leur centre. C'est un type de noyau galactique actif (AGN) et ils sont connus pour leur luminosité élevée et leurs variations de brillance. Bien qu'ils ne représentent pas plus de 7 % de toutes les galaxies, les quasars attirent l'attention des scientifiques depuis plus de cinquante ans. Leur étude s'est étendue des observations optiques à diverses longueurs d'onde, y compris les radio et les rayons X.

Un des trucs intéressants avec les quasars, c'est leur Polarisation. Ce phénomène se produit quand les ondes lumineuses oscillent dans des directions spécifiques. L'angle de polarisation peut changer au fil du temps, révélant des infos importantes sur les caractéristiques du quasar et la physique qui se joue dans ses environs.

#Observer la polarisation dans les quasars

Pour observer la polarisation des quasars, les chercheurs se concentrent sur une sous-classe appelée Blazars. Ces objets ont des jets alignés avec notre ligne de vue, ce qui les rend super brillants et facilite leur étude. La forte variabilité de la brillance et de la polarisation chez les blazars en fait des cibles de recherche clés.

La variabilité de la polarisation peut se produire sur de longues périodes, comme des semaines ou des mois, et peut même se produire rapidement en une seule journée. La première découverte de changements rapides de polarisation a été faite en 1972 pour un blazar appelé OJ 287. Dans ce cas, des changements de polarisation ont été notés en moins d'une heure.

#Comprendre la lumière et la polarisation

La lumière émise par les quasars peut être décrite par sa nature synchrotron, ce qui signifie qu'elle implique des particules chargées spirales autour des champs magnétiques. Quand on observe la lumière des quasars, l'angle de position du vecteur électrique (EVPA) est généralement perpendiculaire au Champ Magnétique projeté dans le ciel. Les variations du degré de polarisation et de l'EVPA donnent des indices sur la structure du champ magnétique autour du trou noir.

Dans de nombreux cas, les changements de brillance et de polarisation peuvent sembler aléatoires. Cependant, il y a des moments où l'EVPA change en douceur et de manière significative, généralement pendant des périodes d'activité de flare quand la brillance atteint son pic à travers différentes longueurs d'onde.

#Recherche passée sur la polarisation des quasars

Plusieurs projets de recherche, comme le projet RoboPol, ont étudié systématiquement la polarisation des blazars. RoboPol a réalisé des observations régulières de divers blazars entre 2013 et 2017, identifiant de nombreuses Rotations dans l'angle de polarisation.

L’EVPA est étroitement liée à la structure du champ magnétique autour des quasars. Les variations peuvent être influencées par une gamme de processus, ordonnés et aléatoires. Les processus ordonnés incluent les ondes de choc dans les jets et les configurations de champ magnétique, tandis que les processus aléatoires proviennent du mouvement turbulent du plasma à l'intérieur des jets.

#L'importance d'étudier les rotations de polarisation

Étudier les rotations de polarisation est vital car cela peut donner des aperçus sur les structures des champs magnétiques des quasars et les mécanismes qui entraînent leurs émissions. Ces rotations peuvent se produire lors d'événements à haute énergie, comme des flares de rayons gamma, ce qui rend important de comprendre leur relation avec d'autres émissions.

Les avancées récentes ont permis d'analyser les données multi-longueurs d'onde lors des événements de rotation, révélant de nouvelles informations. Par exemple, des observations récentes ont montré des rotations rapides dans les angles de polarisation à des longueurs d’onde X, tandis que l’EVPA optique est restée inchangée. Ces découvertes soulignent les connexions entre les différentes composantes des émissions d'un quasar.

#Défis de la détection des rotations de polarisation

Identifier et analyser les rotations de polarisation est une tâche complexe. Les rotations sont relativement rares, ce qui signifie que les chercheurs ont besoin de beaucoup de données d'observation pour les détecter de manière fiable. De plus, mesurer les angles comporte des ambiguïtés, rendant difficile d'établir une image claire des changements de polarisation.

Bien que les méthodes traditionnelles aient été efficaces, elles peuvent parfois manquer des rotations qui s'écartent des comportements attendus. Par exemple, une exigence stricte pour des changements monotones peut mener à négliger des rotations, particulièrement si les changements se produisent de manière non linéaire.

#Une nouvelle méthode de détection

Pour améliorer la détection des rotations, une nouvelle méthode a été proposée pour identifier des changements significatifs dans l'angle de position de polarisation. Cette nouvelle approche vise à offrir plus de flexibilité par rapport aux précédentes méthodes. Elle permet d'inclure des cas où l'EVPA s'écarte brièvement d'une tendance monotone tout en maintenant une direction de rotation dominante.

Une étape importante de cette méthode consiste à prétraiter les données EVPA pour résoudre les ambiguïtés. Cela implique d'assurer la fluidité des données observées et d'identifier des changements significatifs. En procédant ainsi, la méthode peut améliorer la détection des vraies rotations tout en filtrant le bruit aléatoire.

#Techniques statistiques pour la fiabilité

La méthode proposée utilise des techniques statistiques pour évaluer la fiabilité des rotations détectées. Une approche implique un test binomial, qui compare l'occurrence des changements dans l'angle de polarisation dans le sens horaire et antihoraire. Si un déséquilibre significatif est trouvé, cela suggère la présence d'une rotation.

De plus, la méthode incorpore des tests pour déterminer le taux moyen de rotation. En analysant la fréquence des changements dans l’angle de polarisation, les chercheurs peuvent différencier les fluctuations aléatoires des rotations stables.

#Application de la nouvelle méthode

En utilisant la nouvelle méthode, les chercheurs ont analysé des données d'observation de trois blazars : 3C 454.3, CTA 102 et OT 081. L'étude a révélé un total de 51 rotations significatives de l'angle de polarisation. Cela représente un des échantillons les plus complets de rotations connues pour ces objets.

Les résultats ont montré que la majorité des rotations se produisaient dans une direction cohérente pour 3C 454.3 et CTA 102. Cette uniformité de direction offre des aperçus potentiels sur les structures de champ magnétique sous-jacentes autour de ces quasars.

#Comprendre les implications des rotations

Les rotations observées pourraient être attribuées à la structure en spirale du champ magnétique à l'intérieur des jets des blazars. La direction et les caractéristiques de ces rotations peuvent fournir des indices sur le comportement du trou noir ou du disque d'accrétion.

Étrangement, les taux moyens de rotation variaient entre les différents objets. Cela suggère que la position des régions d'émission par rapport au trou noir pourrait influencer les caractéristiques de rotation observées. De telles différences soulignent la complexité des processus astrophysiques en jeu.

#Conclusion

Les quasars et leurs propriétés de polarisation représentent un domaine fascinant d'étude en astrophysique. En développant de nouvelles méthodes pour analyser les rotations de polarisation, les chercheurs peuvent obtenir des aperçus précieux sur les mécanismes qui entraînent ces puissants moteurs cosmiques.

À mesure que cette recherche continue, elle va enrichir notre compréhension des galaxies actives et de leur comportement à travers différentes longueurs d'onde. Les études futures utiliseront probablement ces méthodes sur des jeux de données plus larges, permettant une analyse plus complète des comportements de polarisation dans les quasars et leurs phénomènes associés.

L'exploration de ces sujets est essentielle pour percer les mystères de l'univers et les processus dynamiques qui se déroulent autour des trous noirs supermassifs.