Ces jets peuvent parcourir des distances gigantesques, parfois plusieurs millions d'années-lumière, bien au-delà des limites visibles de la galaxie elle-même. Les particules qui les composent se déplacent à des vitesses proches de celle de la lumière et interagissent avec les champs magnétiques environnants. Ce phénomène produit un rayonnement appelé rayonnement synchrotron, particulièrement intense dans le domaine des ondes radio. C'est cette émission qui permet de détecter les radiogalaxies à l'aide des radiotélescopes.

La plupart des radiogalaxies observées sont des galaxies elliptiques géantes. En lumière visible, elles peuvent sembler relativement ordinaires, mais les observations radio révèlent souvent des structures immenses formées de jets et de lobes radio situés de part et d'autre du noyau central. Les astronomes distinguent notamment les radiogalaxies de type Fanaroff-Riley I et Fanaroff-Riley II, selon la forme et la répartition de leur émission radio. Les premières possèdent des jets qui perdent progressivement leur énergie en s'éloignant du centre, tandis que les secondes présentent des régions extrêmement brillantes à l'extrémité des jets.

L'étude des radiogalaxies est importante pour comprendre l'évolution des galaxies et le rôle des trous noirs supermassifs dans l'Univers. Les jets qu'elles produisent peuvent influencer la formation des étoiles en chauffant ou en dispersant le gaz présent dans leur environnement. Certaines radiogalaxies sont observées à des distances considérables, ce qui permet également aux astronomes d'étudier l'Univers tel qu'il existait il y a plusieurs milliards d'années.

Les galaxies de Seyfert.
Ces galaxies, contrairement aux précédentes, sont souvent des spirales (et lenticulaires) et doivent leur nom à Karl Seyfert, qui, le premier a attiré l'attention sur elles en 1943. Ce sont des objets dont le noyau est très brillant (y compris dans le visible), et qui représentent par rapport aux radiogalaxies un cran au-dessus dans l'échelle de l'activité. Exemples : M 106 (Chiens de Chasse), M 77 (Baleine), NGC 1410 (Eridan). On ajoutera que l'on rencontre encore des noyaux qui ont les mêmes caractéristiques dans une petit nombre de galaxies naines. Le Petit nuage de Magellan est dans ce cas. On distingue par ailleurs deux classes de galaxies de Seyfert, les galaxies de Seyfert  de type 1 et de Seyfert de type 2, les secondes ayant un rayonnement UV et X plus faible que les premières.

Les quasars.
Les quasars marquent encore une montée en puissance supplémentaire par rapport aux noyaux des galaxies de Seyfert et plus spécialement à celles du type 1, auxquels ils ressemblent le plus), qu'ils surpassent couramment de deux ordres de grandeur. Ces objets, dont le nom provient de l'expression anglaise quasi-stellar radio source ( = source radio quasi stellaire), sont parmi les plus énergétiques et les plus lumineux connus dans l'univers. Lorsqu'ils sont découverts dans les années 1960, ils apparaissent sur les photographies comme de simples points lumineux ressemblant à des étoiles. Toutefois, l'analyse spectroscopique révèle qu'ils se trouvent à des distances immenses et qu'ils doivent donc produire une quantité d'énergie extraordinaire pour être visibles depuis la Terre.

Comme les radiogalaxies, les quasars sont alimentés par un trou noir supermassif situé au centre d'une galaxie. La matière qui tombe vers ce trou noir forme un disque d'accrétion dont la température peut atteindre plusieurs dizaines de milliers de degrés. Les frottements et les phénomènes magnétiques y libèrent une énergie colossale sous forme de lumière visible, d'ultraviolets, de rayons X, d'ondes radio et parfois de rayons gamma. Un seul quasar peut rayonner davantage que toutes les étoiles de sa galaxie réunies.

Les quasars sont généralement observés à des distances très grandes, ce qui signifie que leur lumière a été émise lorsque l'Univers était beaucoup plus jeune qu'aujourd'hui. Ils constituent ainsi des témoins précieux des premières étapes de l'histoire cosmique. Les plus lointains connus permettent d'étudier les conditions qui règnent quelques centaines de millions d'années seulement après le début de l'expansion cosmique.

Tous les quasars ne sont pas de puissantes sources radio. Beaucoup émettent principalement dans d'autres domaines du spectre électromagnétique. Les astronomes considèrent aujourd'hui que les quasars, les radiogalaxies, les blazars et d'autres noyaux actifs de galaxies correspondent à des manifestations différentes d'un même phénomène physique. Les différences observées dépendent notamment de la puissance du trou noir central, de la quantité de matière qu'il absorbe et de l'orientation des jets par rapport à la Terre.

L'étude des quasars a profondément modifié la compréhension de l'Univers. Leur découverte a apporté la preuve de l'existence d'objets extrêmement compacts capables de libérer des quantités d'énergie inimaginables. Elle a également contribué à confirmer l'importance des trous noirs supermassifs dans l'évolution des galaxies. Aujourd'hui encore, les quasars demeurent des outils essentiels pour sonder les régions les plus lointaines du cosmos et mieux comprendre la formation des structures à grande échelle de l'Univers.

Le modèle unifié

Schéma global.
Ce modèle unifié suppose  au centre de chacune d'elle la présence d'une immense concentration de masse dans un très petit volume. D'un point de vue astrophysique, cela revient à poser l'existence d'un astre insolite. Plusieurs candidats existent : étoiles à bosons, boules de neutrinos, etc. La plupart de ces objets ressortent d'une physique aux contours encore hautement spéculatifs. Aussi, le candidat le plus généralement favorisé aujourd'hui est-il  un trou noir supermassif. Un tel objet, lui aussi est sans doute assez spécial, mais il a l'avantage de se comprendre dans la cadre d'une physique déjà éprouvée : théorie de la gravitation d'Einstein (relativité générale). 

Le disque d'accrétion
Quel que soit l'objet compact située au coeur des galaxies à noyau actif, son grand intérêt, c'est la capacité qu'il a à accélérer à de très hautes vitesses les corps qui viennent dans son voisinage, et qu'il engloutit définitivement, dans le cas d'un trou noir supermassif. En pratique, la matière ainsi avalée transite d'abord par un disque d'accrétionde quelque chose comme une unité astronomique de rayon seulement, et dans lequel cette matière  spirale en prenant à chaque boucle un peu plus de vitesse. Les étoiles entraînées dans se maëlstrom finissent elles-mêmes déchiquetées, et tout n'est plus très vite dans ce territoire de violence qu'un plasma porté à plusieurs milliards de degrés par la friction. Un tel milieu évacue une énergie gigantesque sous forme de rayonnement, et c'est cette énergie qui va rendre si brillant le quasar (ou l'objet apparenté) que l'on observera.

La géométrie de l'ensemble
En fait, et c'est ce qui fait toute la puissance du modèle unifié, cette énergie ne s'extrait pas toujours directement de sa zone de production en direction de l'espace intergalactique. Il faut tenir compte de la géométrie de la galaxie-hôte, et plus spécialement de la distribution de la matière environnante  : on attend  anneau de poussières qui bloque l'énergie émise dans sa direction. De plus le disque en rotation rapide fonctionne à la manière d'une dynamo, et engendre un champ magnétique dont une composante dipolaire, favorisée par la présence de l'anneau qui encercle le noyau,  va être à l'origine de l'accélération à de très hautes vitesses de diverses particules chargées (électrons, protons) qui seront ainsi soufflés le long de jets s'élançant de part et d'autre du disque, très loin dans l'espace.

Le tableau résultant
Tous ces éléments réunis produisent un tableau dans lequel les quasars occupent une extrémité, et les radiogalaxies l'autre extrémité. Les quasars peuvent se comprendre comme des noyaux actifs vues directement parce qu'ils sont situés dans des galaxies dont l'axe est dirigé vers nous. En revanche, les radiogalaxies, correspondant à des galaxies vues de profil, cachent leur noyau actif derrière la poussière de leur anneau interne et des condensations de poussières plus éloignées, concentrées sur leur plan équatorial. Seuls sont alors visibles les jets qui s'extraient de part et d'autre de la galaxie, et le gaz qui se dilue à leurs extrémités et forme les lobes radio caractéristiques. Entre les quasars et les radiogalaxies, toute la population d'objets aux caractéristiques intermédiaires (les types 1 et 2 des galaxies de Seyfert pourraient eux-même correspondre à des orientations différentes d'objets exactement similaires par ailleurs) peut se comprendre comme le résultat d'orientations intermédiaires de leurs galaxies-hôtes, ainsi que par les effets de taux d'accrétion variables selon les cas considérés. 
 

Radiogalaxie ou blazar? juste une question de point de vue... Image composite de Centaurus A. La galaxie et sa bande de poussières apparaît en teintes chaudes au centre, les jets et les lobes radio en vert, et l'émission X en bleu. (Sources et crédits :  X-ray (NASA/CXC/M. Karovska et al.); Radio 21-cm image (NRAO/VLA/Schiminovich, et al.), Radio continuum image (NRAO/VLA/J.Condon et al.); Optical (Digitized Sky Survey, U.K. Schmidt Image/ STScI).

Évolution des AGN.
Il existe un faisceau d'arguments qui conduisent à considérer l'activité des noyaux des galaxies comme une simple phase traversée à un certain moment de son existence par une galaxie par ailleurs ordinaire. Tout n'est qu'affaire d'opportunité et de moyens. Virtuellement toutes les galaxies pourraient bien, en effet, posséder en leur sein un trou noir massif (ou un objet équivalent du point de vue de ses effets gravitationnels). Notre propre Voie lactée, par exemple, possède un tel Léviathan (Le Centre galactique). Simplement, il est endormi. Ce qui manque pour le réveiller, c'est de la nourriture. Des étoiles et du gaz à gober, dans le cadre du mécanisme envisagé par le modèle unifié.  Or, de la nourriture, les galaxies en renfermaient nécessairement beaucoup plus dans le passé. Elles étaient également  davantage sujettes qu'aujourd'hui aux collisions et aux absorptions de galaxies plus petites, comme en attestent justement les déformations qui affectent souvent les galaxies-hôtes des quasars. De tels événements constituaient dès lors un apport supplémentaire de nourriture pour le trou noir.

Et tout cela réuni peut expliquer qu'il y ait eu une "ère des quasars" quand l'univers était beaucoup plus jeune. Cette époque, qui n'est pas la plus ancienne qu'aient traversé les galaxies, a commencé quand, à force de festins, le trou noir central est devenu suffisamment massif pour servir de moteur à la machine décrite précédemment.  L'activité s'est ensuite apaisée, faute de carburant, et dans l'univers actuel, les anciennes galaxies actives ne ardent plus du temps de leur splendeur que leur trou noir central repus et assoupi...

Un schéma qui n'exclut pas la possibilité d'un réveil à tout moment. Ainsi, des radiogalaxies proches telles que M 87 (Virgo A) ou NGC 5128 (Centaurus A), ont continué à être nourries à une époque récente. Une petite galaxies spirale gobée toute crue semble même visible au sein de Centaurus A. De quoi expliquer leur activité hors normes. Certains astronomes considèrent même que ces deux galaxies, si elles étaient vue de face au lieu de l'être de profil, seraient bel et bien des quasars (ou plus exactement des blazars).