Ces dernières années les principaux relevés cosmologiques ont collectés plusieurs dizaines de milliers de spectres de noyaux actifs de galaxies (connus aussi sous l'abréviation anglaise AGN), illustrant ainsi la grande éfficacité des techniques de pré-sélections optiques de candidat AGN. Ils ont ainsi permis une étude statistique détaillée de la population d'AGN.<br />Le revers de ces techniques de pré-sélection est que certaines catégories de la population globale des AGN optiques sont peut-être sous-représentées dans ces échantillons, biaisant notre compréhension actuelle de l'évolution de ces objets.<br /><br />Cette thèse de doctorat est dédiée à l'étude des propriétés des AGN de type 1 de faible luminosité. Dans ce but nous utilisons un échantillon spectroscopique de 130 AGN à raies<br />d'émission larges, extrait d'un grand relevé de galaxie: le VIRMOS VLT Deep Survey (VVDS).<br />Cet échantillon présente un intérêt unique, de part la simplicité des critères de pré-sélection de ces objets (une simple limite en magnitude) ainsi que par la profondeur en magnitude atteinte: il fournit d'une part un aperçu des propriétés des AGN de type 1 à des magnitudes encore peu explorées spectroscopiquement (les AGN étudiés ici sont jusqu'à cent fois plus faibles que ceux du SDSS) et il permet d'autre part de quantifier les biais qui seraient introduits par des critères classiques de sélection.<br /><br />Nous mesurons une densité sur le ciel d'environ 470 AGN par degré carré à notre magnitude limite (Iab=24). Une fraction importante des AGN que nous observons ne serait pas sélectionée par les techniques de sélections morphologiques et d'excès d'UV classiquement appliquées. Nous attribuons cet effet à la contamination de nos AGN par leur galaxie hôte, vue leur faible luminosité. La fonction de luminosité des AGN montre qu'il y a relativement plus d'AGN de faible luminosité à bas redshift qu'á plus grand redshift. Cette observation corrobore le scénario de croissance anti-hierarchique de trous-noirs galactiques suggéré par les echantillons d'AGN sélectionnés en rayons-X.<br />Finalement nous nous sommes intéressés à la nature des trous noirs qui sont à l'origine de nos AGN. S'agit-il de petits trous noirs galactiques ou bien, au contraire, de trous noirs de grandes masses accrétant faiblement ?<br />Nos résultats, encore préliminaires, suggèrent que nos AGN correspondent en moyenne à des trous noirs galactique de masses intermediaires (~100 millions de masses solaires) accrétant à des taux d'Eddington modeste (~< 10%).

Il y a de plus en plus d'indications que les trous noirs super-massifs ont joué un rôle important dans l'évolution des galaxies, en particulier au moment de la formation des galaxies les plus massives à haut décalage spectral vers le rouge (z ~ 2 - 3). Nous nous sommes attachés à quantifier les effets sur le milieu interstellaire des galaxies hôtes que peuvent avoir les jets des radio-galaxies, d'une part, et les importantes luminosités bolometriques des quasars, d'autre part. Pour cela, nous avons étudié la cinématique du gaz ionisé dans 12 radio-galaxies modérément puissantes et dans 11 quasars (6 avec une détection en radio et 5 sans jet détectable) à grand décalage spectral vers le rouge avec le spectro-imageur proche infra-rouge SINFONI du VLT, qui nous donnait accès aux raies d'émission normalement sitées dans le domaine visible. Afin d'évaluer la capacité du NAG à stopper la formation d'étoiles, nous avons cherché des traces de leur rétroaction dans ces galaxies, comme de vents de gaz s'échappant de la galaxie hôte. Dans notre échantillon de radio-galaxies modérément puissantes, nous observons des dispersions de vitesse presque aussi importantes que dans les plus puissantes (avec une FWHM ~ 1000 km/s), mais les quantités de gaz ionisé observées y sont inférieures d'un ordre de grandeur (Mion gas ~ 10^8 - 10^9 Msun) et les gradients de vitesse sont plus faibles (Δv < 400 km/s), quand ils sont observés. Dans notre échantillon de quasars, nous devions d'abord soustraire la composante large des raies d'émission avant de pouvoir étudier leur composante étroite, celle susceptible d'être étendue spatialement. Nous détectons des régions d'émission véritablement étendue autour de quatre des six sources avec une détection en radio et autour d'une seule des cinq sans détection radio. Nous estimons qu'il y a moins de gaz ionisé dans ces sources que dans notre échantillon de radio-galaxies (avec Mion gas ~ 10^7 - 10^8 Msun) et la cinématique de ce gaz est aussi plus calme, similaire à ce qui est observé autour de certains quasars proches. Enfin, de nouvelles observations de deux radio-galaxies particulières nous ont révélé que l'une d'entre elles est entourée de quatorze galaxies-companions et qu'elle se trouve donc dans une partie sur-dense de l'Univers. Nous expliquons donc la morphologie inhabituelle du gaz ionisé présent autour de ces deux radio-galaxies par des cycles répétés d'activité du NAG, en analogie à ce qui est observé dans les amas de galaxies proches, qui sont d'excellents exemples de rétroaction du NAG dans l'Univers local. / There is growing evidence that supermassive black holes may play a crucial role for galaxy evolution, in particular during the formation of massive galaxies at high redshift (z ~ 2 - 3). Our work focuses on quantifying the effects of jets of radiogalaxies and of large bolometric luminosities of quasars on the interstellar gas in their host galaxies. To this end, we studied the kinematics of the ionized gas in 12 moderately powerful radio galaxies and 11 quasars (6 radio-loud and 5 radio-quiet) at high redshifts with rest-frame optical imaging spectroscopy obtained at the VLT with SINFONI. We searched for outflows and other signatures of feedback from the supermassive black holes in the centers of these galaxies to evaluate if the AGN may plausibly quench star formation. In our sample of moderately powerful radiogalaxies, we observe velocity dispersions nearly as large as those observed in the most powerful ones (with FWHM ~ 1000 km/s), but the quantity of ionized gas is decreased by one order of magnitude (Mion gas ~ 10^8 - 10^9 Msun) and velocity gradients tend to be less dramatic (Δv < 400 km/s), when they are observed. In our sample of quasars, we had to carefully subtract the broad spectral component of emission lines to have access to its narrow, and spatially extended, component. We detect truly extended emission line regions in 4/6 sources of our radio-loud subsample and in 1/5 source of our radio-quiet subsample. We estimate that masses of ionized gas in these sources are smaller than in our sample of high-redshift radiogalaxies (with Mion gas ~ 10^7 - 10^8 Msun) and kinematics tend to be more quiescent, akin to what is observed in local quasars. Finally, detailed observations of two outliers among our sample of high-redshift radiogalaxies revealed that one of them is closely surrounded by 14 companions galaxies, hence lying in an overdensity. We therefore interpret the presence and morphology of ionized gas around these galaxies as evidence for repeated cycles ouf AGN outbursts, akin to what can be observed in local clusters of galaxies, which are prime examples of AGN feedback in the nearby Universe.

Les amas des galaxies sont l’une des plus grandes structures liées gravitationnellement de l’univers. Leur dynamique est complexe et bien que plusieurs études multi-longueur d’onde ont été effectuées depuis la fin du 20ème siècle, il persiste plusieurs incertitudes sur les subtilités de leur dynamique. À ce jour, le consensus scientifique est que les trous noirs supermassifs actifs au centre des amas ont un impact important sur l’évolution de ces structures. Le trou noir central agit comme centre gravitationnel, mais lorsque ce trou noir est actif, son rôle ne se limite pas seulement à son impact gravitationnel. D’une part, les trous noirs actifs ont un rôle crucial dans l’émission thermique des amas. En effet, les jets radio influencent l’émission rayons-X des amas en poussant mécaniquement le milieu intra-amas qui émet en rayons-X via l’émission Bremsstrahlung. Ce phénomène engendre la formation de cavités rayons-X qui constituent une preuve de la rétroaction énergétique du trou noir sur l’ensemble de l’amas. Un tel phénomène est nécessaire afin d’expliquer les résultats observationnels qui témoignent d’un refroidissement moins important que prédit théoriquement au centre des amas à cœur froid. D’autre part, il existe de plus en plus d’études qui supportent l’hypothèse que les trous noirs actifs ont un rôle dans la (ré-)accélération de particules relativistes responsables de l’émission synchrotron au cœur des amas à cœur froid. Ces structures appelées mini-halos sont typiquement diffuses en radio et donc difficiles à détecter. Dans ce mémoire, nous étudierons en détail l’émission radio de l’amas de galaxies massif à cœur froid MS 0735.6+7421 (z = 0.216). Cet amas est unique puisqu’il possède les jets radio les plus énergétiques détectés au centre d’un amas à cœur froid. Il s’agit donc d’un exemple de trou noir actif parmi les plus extrêmes connus. Cet objet constitue ainsi une cible parfaite afin d’étudier le lien qui unit la rétroaction du trou noir actif central et l’émission synchrotron au centre des amas à cœur froid. Pour réaliser cette étude, nous avons effectué une analyse radio exhaustive de MS 0735.6+7421 à l’aide de données acquises sur le Karl G. Jansky Very Large Array. Cette analyse a permis de détecter une nouvelle structure radio diffuse jamais détectée auparavant. Cette nouvelle structure possède une puissance radio à 1.4 GHz qui concorde avec celles des mini-halos les plus lumineux. Le résultat principal de notre étude supporte donc l’hypothèse selon laquelle il existe un lien fondamental entre la rétroaction du trou noir actif central et la formation de mini-halos au centre des amas à cœur froid. / Galaxy clusters are one of the largest gravitationally bound structures in the universe. They exhibit complex dynamics and even though several multi-wavelength studies have been conducted since the end of the 20th century, there are still a lot of uncertainties concerning their evolution. To this day, the scientific consensus is that the active supermassive black hole at the center of the cluster has a profound impact on the cluster’s evolution. Indeed, the central supermassive black hole has a substantial gravitational impact, but when the black hole actively accretes material, its role goes beyond its gravitational influence. Active supermassive black holes have a crucial role in terms of the thermal emission in clusters. Indeed, the radio jets influence the X-ray emission of clusters by mechanically pushing the intracluster medium which emits in X-ray via Bremsstrahlung emission. This leads to the formation of X-ray cavities which are proof of the energetic feedback of the central supermassive black hole on the cluster. Such a phenomenon is required to reconcile the observational results that report less cooling at the center of cool core clusters than what is theoretically predicted. Moreover, there are more and more studies that support the hypothesis that active supermassive black holes have a crucial role in the (re-)acceleration of seed particles responsible for synchrotron emission at the center of cool core clusters. These structures are named mini-halos and are usually difficult to detect because they are diffuse. In this Master’s thesis, we will study the radio emission of the massive cool core galaxy cluster MS 0735.6+7421 (z = 0.216). This cluster is unique because it exhibits the most powerful radio jets ever detected at the center of a cool core cluster. It thus contains one of the most powerful active supermassive black holes known. This object is a perfect target to study the link between active black hole feedback and synchrotron emission in cool core clusters. To conduct this study, we performed a radio analysis of MS 0735.6+7421 with new data obtained with the Karl G. Jansky Very Large Array. This analysis led to the discovery of an extended diffuse radio structure. This newly detected structure has a radio power at 1.4 GHz that matches the most luminous mini-halos known in the literature. The principal result of our study argues in favor of the hypothesis that there is a fundamental link between active black hole feedback and the formation of mini-halos at the center of cool core clusters.

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