Signaux lumineux de PBC J2333.9-2343 : Une étude

PBC J2333.9-2343 est une massive galaxie radio, super éloignée de nous, avec un décalage vers le rouge d'environ 0,047. Cette galaxie a une zone centrale lumineuse qui se comporte un peu comme un blazar, un type de galaxie active connue pour ses émissions fortes et très variables. Si le jet, ou le flux d'énergie et de particules du noyau de la galaxie, est dans une nouvelle phase d'activité, la direction dans laquelle il pointe pourrait indiquer un changement significatif.

Des mesures ont été prises entre septembre 2018 et janvier 2019, puis encore d'avril à juillet 2019, utilisant divers télescopes pour suivre son comportement en radio, infrarouge, optique, rayons X et rayons gamma. Ces observations ont montré des pics de luminosité notables sur de courtes périodes, probablement des événements d'augmentation soudaine de lumière.

#Observations

Au cours de la période de suivi, plusieurs télescopes ont participé à la collecte de données. Des télescopes comme Effelsberg, SMARTS, ZTF, ATLAS, Swift et Fermi-LAT ont été utilisés, avec des observations prises tous les quelques jours, et quotidiennement pendant certaines parties de l'étude. Les données collectées incluaient des courbes de lumière qui tracent la luminosité en fonction du temps pour la galaxie à travers différentes longueurs d'onde.

Les résultats montrent que les variations de luminosité se sont produites rapidement, en particulier dans les ondes radio, infrarouges et optiques. Notamment, les données corrélées n'ont montré aucun décalage de temps significatif entre les mesures, ce qui suggère que les changements de luminosité à travers différentes longueurs d'onde se produisaient presque simultanément.

Les changements de luminosité observés dans PBC J2333.9-2343 ressemblent de près à ceux trouvés dans les Blazars, suggérant que cette galaxie a des caractéristiques typiques de cette classification.

#La nature de la galaxie

On pense que les Noyaux Galactiques Actifs (AGN) sont alimentés par des trous noirs supermassifs situés en leur centre, attirant du matériel des régions environnantes. Seulement un petit pourcentage de ces galaxies montrent des Jets très concentrés qui peuvent être vus depuis la Terre. Quand un jet pointe vers nous, on le voit plus brillamment à cause des effets relativistes.

Typiquement, le Modèle Unifié des AGN explique comment différents types d'AGN sont liés en fonction de l'angle de notre point de vue. Les galaxies radio affichent des jets visibles dans le ciel, tandis que les blazars ont des jets pointés directement vers nous.

De nombreux AGN traversent des phases d'activité où leurs émissions centrales peuvent être allumées et éteintes, parfois plusieurs fois au cours de leur vie. Cela signifie que l'activité que nous voyons pourrait ne pas représenter l'état constant de ces galaxies, mais plutôt une période active.

Les Géantes Galaxies Radio (GRG) affichent souvent des tailles supérieures à 0,7 Mpc en évoluant et peuvent montrer des signes d'activité répétée capturés dans leurs images radio. Une telle observation indique qu'elles ont connu des explosions d'énergie à différents moments.

Un cas spécial est celui des galaxies radio en forme de X, qui ont des lobes radio qui semblent désalignés, suggérant un changement dans la direction de leurs jets.

PBC J2333.9-2343 est classée comme une galaxie radio mais a montré des caractéristiques indiquant des périodes très actives. Elle a été initialement observée avec diverses classifications à différentes longueurs d'onde, suscitant un intérêt pour son comportement.

De longues cartes radio montrent que les jets de la galaxie s'étendent très loin, mettant en évidence un noyau compact à plus petite échelle qui semble avoir un spectre raide, indiquant qu'un nouveau jet pourrait se former. L'angle observé entre le jet et notre ligne de vue doit être inférieur à 40 degrés, le plaçant plus près de ceux des blazars connus.

#Analyse de Variabilité

Au cours de la période de suivi, des variations de luminosité ont été enregistrées à travers plusieurs longueurs d'onde. Par exemple, dans les mesures optiques et infrarouges, des changements significatifs ont été enregistrés avec une variabilité atteignant des niveaux au-delà de ce qui était attendu.

Les courbes de lumière ont montré trois événements de flambée distincts, survenus le 26 septembre, le 11 novembre et le 10 juin entre 2018 et 2019. Chaque flambée avait une luminosité maximale et a été surveillée à travers différents télescopes, bien que les lectures spécifiques diffèrent en fonction de la sensibilité de l'équipement.

En calculant à quelle vitesse la luminosité augmentait ou diminuait pendant ces événements, il a été constaté que les temps de doublement et de division étaient relativement courts, indiquant que la source des émissions pourrait être compacte et changer rapidement.

Pour analyser plus en détail le timing des changements de luminosité, une étude de corrélation croisée a été effectuée sur les données prises pendant 2019. Cette analyse a aidé à déterminer si les variations de luminosité entre différentes longueurs d'onde se produisaient en même temps.

L'analyse a révélé que la luminosité dans les longueurs d'onde infrarouges et optiques changeait ensemble, montrant une forte connexion.

#Distribution d'énergie spectrale (SED)

Pour comprendre les émissions de PBC J2333.9-2343, une Distribution d'Énergie Spectrale a été créée en utilisant des données provenant de quand la galaxie n'était pas dans un état de flambée. En regroupant les données de différentes courbes de lumière, un modèle a été construit pour expliquer les émissions.

La SED a montré que les émissions de faible énergie venaient probablement de la radiation synchrotron, tandis que les sorties d'énergie plus élevées étaient principalement dues à des processus appelés diffusion Compton externe, avec une petite contribution des processus de Compton auto-synchrotron.

Ce modèle s'inscrit dans les caractéristiques attendues des blazars, y compris un angle estimé de 3 degrés pour son jet. Cette analyse pointe vers la présence d'un noyau semblable à un blazar dans la galaxie.

Le modèle SED permet aux chercheurs de comparer des données passées. En examinant les observations des années précédentes, les chercheurs espèrent établir une image plus claire des changements de PBC J2333.9-2343 au fil du temps.

#Variabilité des AGN et des populations de blazars

La variabilité de la luminosité est une caractéristique unique des AGN, qui peuvent présenter des changements sur diverses échelles de temps. Parmi eux, les blazars se démarquent par leurs fluctuations rapides, qui peuvent parfois se transformer en fortes flambées.

L'enquête ZTF surveille un grand nombre d'AGN, y compris des blazars. Les comparaisons entre les propriétés de variabilité de PBC J2333.9-2343 et d'autres sources d'AGN indiquent que cette galaxie se comporte de manière similaire aux blazars.

L'étude a mesuré des paramètres tels que le temps qu'il faut pour que les changements deviennent non corrélés et l'amplitude des variations.

Les résultats ont démontré que PBC J2333.9-2343 partage plus de caractéristiques avec des blazars qu'avec des AGN non-blazars, menant à la conclusion que son comportement est probablement similaire à celui des blazars.

#Contraintes sur les zones d'émission

La variabilité de la luminosité peut provenir de différentes sources, comme le disque d'accrétion ou le jet. En examinant le timing des changements à différentes longueurs d'onde, les chercheurs ont obtenu des informations sur ce qui pourrait se passer au sein de cette galaxie.

L'étude n'a trouvé aucun retard substantiel dans les changements de luminosité, ce qui implique que les émissions dans les longueurs d'onde infrarouges et optiques pourraient être principalement liées au jet lui-même. Cette connexion soutient la classification de blazar.

Les changements intrinsèques dans le disque d'accrétion produisent généralement des variations plus lentes, ce qui est peu probable d'expliquer les changements rapides observés dans PBC J2333.9-2343.

Si les changements de luminosité sont liés aux émissions du jet, cela s'aligne avec les comportements typiques des blazars, caractérisés par des fluctuations rapides et simultanées de luminosité à travers différentes longueurs d'onde.

#Émission multi-longueurs d'onde et détection gamma

PBC J2333.9-2343 a détecté des émissions dans le spectre gamma, l'associant à des processus souvent liés aux blazars.

Dans des études antérieures, les observations gamma ont démontré que cette galaxie s'intègre dans la classification des blazars, principalement à cause de la direction du jet et des sorties d'énergie observées.

Le patron à deux pics des émissions indique que la sortie d'énergie de cette galaxie est également liée à la radiation synchrotron et aux processus inverses Compton, renforçant ainsi sa catégorisation en tant qu'entité semblable à un blazar.

Les observations renforcent l'idée que les sorties d'énergie de la galaxie changent au fil du temps, les émissions gamma détectées suggérant un changement d'activité ou de modèles de comportement.

#Conclusion

En résumé, PBC J2333.9-2343 illustre un cas unique dans l'univers des galaxies actives. Son noyau central brillant affiche des émissions changeantes rapidement semblables à celles des blazars, suggérant un possible changement dans la direction du jet au fil du temps.

La vaste campagne de suivi a éclairé ses motifs de variabilité, établissant des connexions à travers différentes longueurs d'onde et confirmant ses caractéristiques de blazar.

Les données renforcent l'idée que le trou noir central et son jet sont actifs, offrant potentiellement un aperçu rare de la façon dont les jets peuvent changer de direction, menant à différentes classifications de la même entité galactique au fil du temps.

À l'avenir, un suivi continu utilisant des télescopes modernes fournira plus de clarté, permettant aux scientifiques de suivre l'activité dans cette galaxie pour mieux comprendre non seulement PBC J2333.9-2343, mais aussi l'univers plus large des galaxies actives.