Les noyaux actifs de galaxies forment une classe d'objets célestes parmi les plus étranges et les plus motivants de l'astrophysique moderne.
Ils sont les astres les plus lumineux de l'Univers, avec une puissance qui peut atteindre celle de dizaines ou de centaines de milliers de galaxies. Ce sont également des objets très petits puisque leurs dimensions semblent, dans certains cas, ne pas dépasser celles du système solaire, et jamais celles des amas d'étoiles les plus compacts. Ces deux propriétés essentielles en font des lieux privilégiés pour les mécanismes physiques les plus variés, alliant l'énergie nucléaire, l'énergie gravitationnelle, les particules accélérées à des vitesses proches de la lumière, les champs magnétiques, les rayonnements électromagnétiques de toutes longueurs d'onde, l'hydrodynamique et la physique des plasmas ainsi que la relativité générale.
Mais au-delà d'être le siège de phénomènes physiques inhabituels, ils sont les objets détectables les plus lointains de l'Univers et nous renseignent à ce titre sur son histoire passée et sa structure. Ce sont donc aussi des instruments remarquables pour la cosmologie, en particulier depuis la découverte des "mirages gravitationnels".
Enfin, et c'est peut-être actuellement le pan le plus obscur de leur nature, les noyaux actifs de galaxies sont génériquement liés aux galaxies, dont ils représentent vraisemblablement une phase courte et précoce.
L'étude observationnelle des noyaux actifs de galaxies nécessite le recours à des techniques novatrices, quelle que soit la gamme du spectre électromagnétique à laquelle on s'intéresse. Emettant sur environ vingt ordres de grandeur en longueur d'onde, leur puissance colossale ne peut que partiellement compenser leur éloignement souvent chiffrable en milliards d'années lumière. Pour couvrir les domaines de la radio, millimétrique et submillimétrique, de l'infrarouge, proche et lointain, de l'optique, de l'ultraviolet, des rayons X et des rayons gamma, des instruments terrestres et spaciaux sont utilisés. Dans chacune de ces branches, les noyaux actifs de galaxies sont riches d'informations, aussi bien en ce qui concerne leur structure intrinsèque qu'en tant que sonde de l'Univers lointain.
Les noyaux actifs de galaxies (AGN), génériquement associés à des galaxies jeunes, sont ici décrits de façon assez générale en insistant sur ceux d'entre eux qui émettent des photons gamma. Les mécanismes physiques spécifiques à cette émission sont l'objet de la partie.