Processus radiatifs continus

En plus de l'émission de raies, fondamentale mais relativement indépendante des phénomènes de haute énergie étudiés ici, les AGN présentent plusieurs sources potentielles de rayonnement [23], [24].

Emission de corps noir

L'émission de corps noir caractérise le spectre d'un objet en équilibre thermique qui serait à la fois un parfait absorbeur et un parfait émetteur de radiations. Dans le cas des noyaux actifs de galaxie, l'émission de corps noir est essentiellement associée aux phénomènes prenant naissance dans le voisinage direct du disque d'accrétion. Elle peut également être associée au rayonnement de nuages proches de l'AGN.

Le rayonnement émis suit la loi de Planck

$$B_{\nu}(T)=\frac{2h\nu^3}{c^2(e^{h\nu/kT}-1)}$$

en watts par mètre carré par unité d'angle solide et par intervalle de fréquence avec $\nu$ la fréquence et $T$ la température. Dans la pratique, les corps noirs idéaux sont rares et il est souvent nécessaire d'avoir recours à l'émission de corps gris. C'est par exemple le cas lorsque l'on veut expliquer les différences entre certains types de spectres d'AGN par des effets d'absorption dans des tores de "poussières". Le flux émergeant s'écrit alors [25]

$$S_{\nu}=\frac{2h\nu^3\Omega\left(1-e^{\tau (\nu/\nu_0)}\right)^{\beta}}{c^2 \left(e^{h\nu/kT_d}-1\right)}$$

où $\Omega$ est l'angle solide, $T_d$ la température de la poussière, $\beta$ l'indice d'émissivité et $\tau$ la profondeur optique. C'est une équation très élégante mais techniquement délicate à utiliser car la plupart des paramètres demeurent inconnus [25].

Emission synchrotron

L'émission synchrotron se produit quand une particule chargée (vraisemblablement un électron dans le cas des AGN) traverse un champ magnétique. La force de Lorentz subie par l'électron l'oblige à décrire une hélice dont l'axe coïncide avec la direction du champ. L'accélération ainsi produite (radiale) occasionne l'émission d'un rayonnement colinéaire à la vitesse de la particule. La fréquence à laquelle le plus grand nombre de photons sont émis est

$$\nu \approx4.6\times10^{-2}HE^2$$

où $H$ est l'intensité du champ magnétique en Tesla et $E$ l'énergie cinétique de l'électron en eV. Il est peu probable que des photons gamma au-delà du MeV soient produits directement par effet synchrotron car cela nécessiterait des vitesses extrêmes et des champs magnétiques très intenses (la valeur dépend du site de radiation, elle varie de quelques Gauss à quelques centaines de Gauss entre le disque d'accrétion externe et le disque d'accrétion interne). En revanche, la présence de photons synchrotron à plus basse énergie est détectable à travers la forme du spectre et la polarisation du rayonnement. Dans les sources compactes, l'émission synchrotron peut être immédiatement réabsorbée: c'est le phénomène d'auto-absorption synchrotron. Cet effet est essentiel pour comprendre la coupure dans l'infrarouge lointain de certains quasars.

Diffusion Compton et Compton-inverse

Un électron stationnaire peut être accéléré par un photon incident qui lui transfère une partie de son énergie et de son impulsion. Le phénomène inverse peut aussi avoir lieu et c'est alors l'électron qui communique de son énergie au photon. Lorsque la longueur d'onde du photon cible - vue du référentiel de repos de l'électron - est très inférieure à la longueur d'onde de Compton $(\lambda_c=h/mc)$, le régime est dit de Klein-Nishina (par opposition à celui de Thomson) et la quasi-totalité de l'énergie de l'électron peut être communiquée au photon.

La fréquence moyenne des photons diffusés est

$$<\nu>=\frac{4}{3}\gamma^2\nu'$$

où $\nu'$ est la fréquence initiale. L'indice spectral du rayonnement est alors donné par $\alpha=(s-1)/2$ où $s$ est la pente de la fonction de distribution des électrons. Dans une zone où le flux d'électrons relativistes est important, les photons peuvent subir de multiples diffusions Compton-inverse. Si le rayonnement synchrotron est très intense, il peut y avoir un phénomène de diffusion des électrons sur le champ qu'ils produisent: c'est l'effet Auto-Synchrotron Compton dit SSC (pour Self-Synchro Compton).