AGN observés à haute énergie par Fermi-LAT

Le télescopeLAT embarqué à bord du satelliteFermi est opérationnel depuis juin 2008. Un cata-

logue de 1873 sources détectées avec un test statistique supérieur à 2510 _{lors des deux premières}

années de service de l’expérience a été rendu public par la collaboration Fermi : le 2FGL. Parmi

ces sources, on compte 1092 AGN et 196 sources galactiques, qui sont essentiellement des pulsars et des nébuleuses à vent de pulsar. Le reste des sources, qui représente ∼30 % de l’échantillon total, est constitué d’objets non-identifiés dont la nature reste à déterminer.

Dans l’échantillon de 886AGN sélectionnés composant le catalogue Second LAT AGN Catalog (2LAC)11 _{[Ackermann et al., 2011], les blazars représentent 97,3 % des sources. Parmi ces blazars}

on en compte 310 de type FSRQ (36 %), 395 de type BL Lac (46 %) et 157 de type indéterminé (18 %). Parmi lesBL Lacon compte respectivement 61, 81 et 160 objets de typeLBL,IBLetHBL.

10 _{Le test statistique est défini comme TS = 2(log L(source) − log L(pas de source)) où L est la fonction de}

vraisemblance selon un modèle avec ou sans source. Un test statistique de 25 correspond à un niveau de détection de 4,05 σ.

11 _{Le catalogue2LAC est inclus dans le 2FGL et contient uniquement des AGN. Les nombres donnés dans ce}

2.6. AGN observés dans le domaine γ 31

Figure 2.12: Rapport de dominance Compton et pic du maximum d’émission synchrotron pour différents types de blazars :BL Lac (ronds rouges), FSRQ (ronds noirs), type indéterminé (carrés verts) et blazars sans mesure de redshift (triangle mauve). Les traits noirs en pointillés représente la limite des objets intermédiaires définis dans le catalogue2LAC. Crédits : [Finke,2013].

Comme on peut le voir sur la Figure2.11a, la distribution des redshifts desBL Lacpique autour de z ∼ 0,2 − 0,3 (seuls 44 % desBL Lac ont une mesure de redshift [Shaw et al.,2013]) alors que la distribution des redshifts desFSRQ s’étale jusqu’à z = 3,10 avec une moyenne autour de 1. Les indices spectraux mesurés, qui sont en moyenne plus durs pour lesBL Lacque pour lesFSRQ, et la plus grande sensibilité duLAT à haute énergie, participent à la légère asymétrie entre les nombres

de BL Lacet de FSRQdétectés. Aucune corrélation n’est observée entre les indices spectraux des

FSRQet leur redshift alors qu’une diminution de la dureté des spectres desBL Lac en fonction du redshift est observée.

La Figure2.11montre une forte corrélation entre l’indice spectral et la luminosité γ, ce qui est compatible avec la séquence des blazars proposée par [Fossati et al.,1998]. Néanmoins, l’absence de mesure de redshift pour une large fraction desBL Lac, qui implique que l’on ne peut pas les placer sur ce diagramme, incite à la prudence sur le caractère physique d’une telle corrélation.

Suite à l’étude de [Giommi et al., 2012a] (section 2.5), [Giommi et al., 2013] élargissent leur modélisation au domaine γ en se basant sur les données du catalogue2LAC. À l’aide d’une sélection de blazars en radio et en γ utilisée entre autres pour déterminer les relations reliant le rapport de dominance Compton et l’indice spectral avec la position du maximum d’émission synchrotron, [Giommi et al.,2013] comparent leur prédiction basées sur les simulations de blazars avec les données des catalogues. Ils reproduisent la prévalence des BL Lacdans la population des blazars détectés par leFermi-LAT, les différences observationnelles entre les FSRQ et lesBL Lac (indice spectral,

position du pic synchrotron, valeur moyenne des redshits), ainsi que la fraction de BL Lac sans redshift mesurable. Leur étude prédit également que ces derniers possèdent une distribution de redshifts proche de celle desFSRQ(comprise entre 0,5 et 2).

Récemment, [Finke,2013] étudie la corrélation entre le rapport de dominance Compton (rapport entre les luminosités des pics Compton et synchrotron, indépendant du redshift) et la position du maximum du pic synchrotron en utilisant l’échantillon de 886 blazars détectés par le satelliteFermi- LAT (« clean sample ») du catalogue 2LAC (Figure 2.12). Une modélisation simple est utilisée

32 Chapitre 2. Noyaux actifs de galaxies avec les trois ingrédients suivants : le champ magnétique des régions d’émission, un champ de photons externe et l’angle entre la direction du jet et la ligne de visée. L’étude montre que les sources possédant un faible champ magnétique et un faible champ de photons externe présentent un pic d’émission synchrotron à plus haute énergie, du fait des faibles pertes radiatives des électrons (typiquementHBL). Si le champ magnétique et le champ de photons externe augmentent, les pertes radiatives des électrons sont alors plus importantes, la position du pic synchrotron diminue avec la fréquence, et à partir d’un certain niveau un régime de typeFSRQest atteint. Notons que dans cette étude la présence d’un champ de photons externe est indispensable afin d’obtenir les corrélations entre le paramètre de dominance Compton et le pic du maximum d’émission synchrotron, et ce particulièrement pour lesFSRQ.

Compte tenu du nombre de blazars actuels et des questions en suspens liées au schéma d’uni- fication et en particulier à la validité de la séquence des blazars, une étude qui se focalise sur la recherche de nouveaux candidats blazars a été conduite. La Partie IIIde cette thèse sera dédiée à la recherche de candidats blazars parmi les 575 sources non-identifiées détectées dans le domaine γ de haute énergie à l’aide du satellite Fermi-LAT. À basse latitude galactique (|b| < 10°), il est

estimé qu’une centaine de blazars doivent s’y trouver afin de rendre compte du déficit observé à ces latitudes. À plus haute latitude, on s’attend à ce que les sources non-identifiées soient principale- ment réparties entre les blazars et les pulsars. Une première partie de ce travail (chapitre 10) sera consacrée au développement d’une analyse multivariée basée sur une sélection soignée de variables discriminantes afin de rechercher les candidats blazars parmi les sources non-identifiées du catalogue

2FGL. Ce travail sera complété par le développement d’une analyse basée sur une approche multiva- riée qui sera dédiée à l’identification des contrepartiesIRde type blazar des sources non-identifiées du catalogue2FGL. Ce dernier point permettra par la même occasion d’obtenir des coordonnées de précision astrométrique pour les sources qui seront potentiellement associées avec une contrepartie dans l’infrarouge facilitant ainsi le suivi multi-longueur d’onde.

2.6.2 AGN observés à très haute énergie avec les imageurs Tcherenkov au sol