Emission gamma de très haute énergie de la radio-galaxie M87 et son Environnement avec HESS et CTA

Very high energy gamma-ray emission from M87 and its environs with HESS and CTA

• Auteur / Autrice : Julia De assis scarpin
• Direction : Mathieu De naurois
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• Etablissement(s) : Institut polytechnique de Paris
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de l'Institut polytechnique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LLR - Laboratoire LEPRINCE-RINGUET
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Astroparticule

Mots clés

Mots clés libres

Noyau Actif de Galaxie

Astronomie Gamma

Radiogalaxie

Active Galactic Nuclei

Gamma-ray Astronomy

Radiogalaxy

Résumé

Les noyaux actifs de galaxie (AGN) sont une classe de galaxies dans lesquelles un rayonnement lumineux à large bande et d'origine non thermique est détecté en provenance de la région centrale de la galaxie. Parmi les objets les plus extrêmes de l'Univers, ces objets abritent en leur centre un trou noir supermassif (jusqu'à 10 milliards de masses solaires) sur lequel le matériau de la galaxie est capturé, libérant de l'énergie gravitationnelle lorsqu'il tombe en spiralant vers le trou noir, en formant dans une structure en forme de disque, appelée « disque d'accrétion ». Dans ce processus, deux jets de plasma relativiste sont émis perpendiculairement au plan galactique, qui s'étendent jusqu'à des millions d'années-lumière dans l'environnement autour de la galaxie. Les chocs formés dans ces jets accélèrent les particules chargées jusqu'aux énergies les plus élevées observées dans la nature (éventuellement aussi élevées qu'un EeV), en produisant des rayons gamma qui peuvent être détectés sur la Terre. Les AGN sont également reconnus comme des objets importants dans la formation et l'évolution des galaxies dans l'Univers. On pense qu'ils contribuent de manière significative à façonner les structures à grande échelle de la toile cosmique en injectant d'énormes quantités d'énergie dans l'environnement voisin et en redistribuant ainsi de la matière. La radiogalaxie M87 est la galaxie centrale du proche amas de galaxies dit de la Vierge. Souvent qualifié de blazar désaligné, il offre une opportunité unique d'étudier comment et où l'accélération des particules se produit dans les jets et avec quelle échelle de temps de variabilité, à l'aide de campagnes d'observation multi-longueurs d'onde. Nous proposons une thèse de doctorat sur l'analyse des données et la modélisation de M87 et de son environnement à l'aide du réseau de télescopes à effet Cherenkov atmosphérique H.E.S.S. situé en Namibie et de son successeur, le réseau de télescopes Cherenkov (CTA) actuellement en construction. L'objectif sous-jacent sera de détecter sans ambiguïté, pour la première fois, l'émission de rayons gamma résultant des interactions AGN - amas et de caractériser la rétroaction de l'AGN sur la pression non thermique dans les amas. L'étude visera également à caractériser la région d'émission associée à l'AGN lui-même afin de contraindre la physique de l'accélération des particules dans les jets. Voir le document pdf attaché pour plus d'informations

Active galactic nuclei (AGN) are a class of galaxies in which bright, broad-band, non-thermal radiation is detected from the central region of the galaxy. Amongst the most extreme objects in the Universe, the centres of these objects are thought to house a supermassive black holes (up to 10 billion solar masses) onto which material from the galaxy is captured, releasing gravitational potential energy as it spirals towards the black hole in a disk-like structure, and launching jets of relativistic plasma perpendicular to thegalactic plane which extend up to millions of light-years into the environment around the galaxy. Shocks formed in these jets accelerate charged particles up to highest energies seen in Nature (possibly as high as a EeV), which produce gamma rays that can be detected on the Earth. AGN are also recognized as critical objects in the formation and evolution of galaxies in the Universe. They are believed to significantly contribute to shaping the large scale structures of the cosmic web through the injection of huge amounts of energy into the neighbouring environment, thus redistributing copious amounts of matter. The radio galaxy M87 is the central galaxy of the nearby Virgo galaxy cluster. Often referred to as a misaligned blazar, it offers a unique opportunity to study how and where particle acceleration happens in the jets and with which variability time-scale, with the help of multiwavelength observing campaigns. We propose a PhD thesis on the data analysis and modelling of M87 and its environment using the H.E.S.S. array of Atmospheric Cherenkov Telescope located in Namibia and its successor, the Cherenkov Telescope Array (CTA) currently under construction. The underlying goal will be to unambiguously detect, for the first time, the gamma-ray emission arising from AGN - cluster interactions and to characterise the feedback from AGN in the non-thermal pressure support in clusters. The study will also aim at characterising the emission region associated with the AGN itself in order to constrain the particle acceleration physics in the jets. See the attached pdf document for more informations