Résumé
Ce troisième cours est dédié aux propriétés des trous noirs supermassifs. Comment calcule-t-on la masse du trou noir ? La mesure directe, par la cinématique du gaz et des étoiles qui tournent autour, nécessite une grande résolution spatiale, et ne concerne que les galaxies proches, étudiées avec le télescope spatial Hubble. C’est ainsi qu’il a pu être mis en évidence une relation de proportionnalité entre masse du trou noir et masse du bulbe de la galaxie hôte. Pour les galaxies très lointaines, la résolution temporelle et spectrale peut remplacer la résolution spatiale, mais il faut que le trou noir soit actif, donc que ce soit un AGN. Si le continuum de l’AGN varie dans le temps, alors on peut étudier comment la variation se propage vers la région BLR aux raies larges, puis aux raies étroites (NLR). Il s’agit de la méthode de cartographie par réverbération. Il y a aussi dans certains cas l’utilisation des masers H2O, très puissants, permettant de cartographier et de suivre les variations temporelles de la matière très près du trou noir, en orbite képlérienne.
La cartographie par réverbération a pu mettre en évidence une relation entre luminosité et taille de la BLR, dont on se sert ensuite, avec la cinématique mesurée de la BLR. La physique du disque d’accrétion est complexe, le gaz y est très turbulent. Il a pu être mis en évidence une instabilité magnéto-rotationnelle (MRI) caractéristique. Il a aussi été observé des noyaux qui accrètent beaucoup de matière mais ne rayonnent pas. Il semblerait qu’il existe un régime ADAF (advection-dominated accretion flow) où le flot d’accrétion de matière soit dominé par l’advection, dans un grand nombre de galaxies proches, et notamment la Voie lactée, qui ne rayonne qu’à 10-9 fois la luminosité d’Eddington. Dans ce régime, toute l’énergie dissipée par viscosité n’est pas rayonnée, mais entraînée directement dans le trou noir. Ce régime se produit à faible taux d’accrétion. Il n’y a plus alors de disque mince, mais un tore épais. Dans ce régime, il y a formation de couronne, et émission de rayons X durs, par émission Compton inverse sur les électrons relativistes.
