L'un des plus grands et des plus anciens amas globulaires du ciel boréal : une pelote de plusieurs centaines de milliers d'étoiles nées il y a quelque treize milliards d'années, légèrement aplatie, posée à 24 500 années-lumière dans la Tête du Serpent. Beaucoup d'observateurs le tiennent pour plus fin encore que le fameux amas d'Hercule. Voici sa nature, ce que chaque diamètre en tire, et pourquoi sa faible hauteur au-dessus de l'horizon change tout.
24500
années-lumière : la distance qui nous sépare de l'amas
165
années-lumière de diamètre pour la boule d'étoiles
500000
étoiles au bas mot réunies dans une seule sphère de gravité
97
étoiles RR Lyrae pulsantes recensées dans l'amas
13 ≈
milliards d'années : parmi les plus vieux amas de la Galaxie
Ce que c'est
Une boule d'étoiles presque aussi vieille que le temps
M5 porte le matricule NGC 5904 au New General Catalogue. Derrière ce numéro se tient un amas globulaire : une agglomération sphérique de plusieurs centaines de milliers d'étoiles — les recensements dépassent le demi-million — tenues ensemble par leur seule gravité en une boule d'environ 165 années-lumière de large. L'ensemble pèse près de 857 000 fois le Soleil et flotte à quelque 24 500 années-lumière de nous, dans le halo de la Voie lactée, à plus de 20 000 années-lumière au-dessus du disque où tournent les étoiles ordinaires.
M5 par Hubble — NASA, ESA (domaine public)
Un des plus vieux amas connus
C'est l'âge de M5 qui force le respect. Ses étoiles se sont allumées toutes ensemble aux premiers temps de la Galaxie : les estimations vont de 10,6 à 13 milliards d'années selon la méthode employée, ce qui le place parmi les objets les plus anciens que l'on sache dater — presque aussi vieux que l'Univers lui-même, âgé de 13,8 milliards d'années. Braquer un instrument sur M5, c'est recueillir une lumière partie de soleils qui brillaient déjà des milliards d'années avant la naissance du nôtre.
Une sphère qui n'en est pas tout à fait une
La plupart des globulaires sont des boules parfaitement rondes. M5 fait exception : il est nettement allongé, l'un des plus aplatis du catalogue. La rotation lente de l'amas et les marées de la Galaxie l'ont déformé au fil des milliards d'orbites. À l'œil, sur les longues poses, on remarque un contour légèrement ovale et un cœur compact, un peu grumeleux, plus dense d'un côté que de l'autre.
Un vieux fossile pauvre en métaux
Comme tous les globulaires, M5 est peuplé d'étoiles de population II, forgées quand le cosmos manquait encore d'éléments lourds. Sa composition le confirme : l'amas ne renferme qu'environ 7 % du fer contenu dans le Soleil (métallicité [Fe/H] ≈ −1,12). Les astronomes le rangent en classe de concentration V sur l'échelle de Shapley-Sawyer — un noyau franc, sans être des plus écrasés.
Un grand voyageur qui fonce vers nous
M5 ne dérive pas paisiblement : il file à travers le halo à quelque 50 km/s par rapport au Soleil, et se rapproche de nous. Son parcours autour du centre galactique le fait plonger puis remonter à travers le disque, ce qui arrache peu à peu ses étoiles les plus lâches en longues traînes. Sa magnitude absolue atteint −8,8 : s'il était aussi proche que les étoiles voisines, il éclipserait tout le ciel nocturne.
La grande question
Plus beau que l'amas d'Hercule ?
Le ciel boréal offre deux grands globulaires : M13, le célèbre amas d'Hercule, et M5. Le premier a la réputation ; le second, souvent, la préférence des connaisseurs. M5 est plus riche au cœur, ses bords se cassent en de longues chaînes d'étoiles qui semblent rayonner comme des pattes d'araignée, et sa magnitude 5,6 le maintient à la limite de l'œil nu sous un ciel noir — un cheveu plus brillant que M13.
La comparaison a un vainqueur facile à départager : les deux amas passent au sud à quelques semaines d'intervalle au printemps, et rien n'empêche de les viser dans la même soirée, avec le même oculaire. Beaucoup en ressortent convaincus que M5 est le plus fin des deux — plus étoilé sur les bords, plus concentré au centre. Le seul point où M13 l'emporte sans discussion, c'est sa hauteur dans le ciel : là où l'amas d'Hercule culmine presque au zénith, M5 rase l'horizon sud.
M5 (NGC 5904) — Hillary Mathis / REU Program / NOIRLab / NSF / AURA (CC BY 4.0)
Ce qui s'y cache
Des étoiles clignotantes, une nova et deux pulsars
M5 est un nid d'étoiles variables : on en a recensé plus de 100, dont 97 de type RR Lyrae, ces astres pulsants qui gonflent et se contractent en moins d'un jour. La plus brillante de l'amas oscille entre les magnitudes 10,6 et 12,1 sur un cycle d'environ 26,5 jours. Comme la luminosité réelle des RR Lyrae est presque constante, elles servent de « chandelles standard » : mesurer leur éclat apparent revient à mesurer la distance de l'amas.
Deux hôtes plus exotiques s'y cachent encore. On y a surpris une nova naine — un couple d'étoiles où une naine blanche aspire la matière de sa voisine, s'embrasant par à-coups. Et les radiotélescopes y ont débusqué deux pulsars millisecondes, cadavres d'étoiles massives tournant sur eux-mêmes des centaines de fois par seconde, dont l'un file en orbite serrée autour d'un compagnon. Rien de tout cela ne se voit à l'oculaire — mais tout cela vit dans la même boule de lumière.
M5 — Rawastrodata (CC BY-SA 3.0)
À l'oculaire
Ce que M5 montre vraiment, de la jumelle au 300 mm
M5 selon votre instrument
Avec quoi
Ce que vous atteignez
À l'œil nu
sous un ciel noir, une faible « étoile » floue en vision décalée, tout près de 5 Serpentis
Jumelles 10×50
une petite tache ronde et cotonneuse au centre bien marqué, nettement non-stellaire
Télescope 80 mm
un noyau vif entouré d'un halo laiteux d'environ 10′, encore sans grain
100 mm
les tout premiers bords se piquettent d'étoiles à fort grossissement (les plus brillantes vers la magnitude 11)
150 mm
le pourtour se résout franchement en étoiles ; le contour ovale commence à se lire
200 à 300 mm
un spectacle : des milliers d'étoiles jusque près du cœur, en longues chaînes qui rayonnent vers l'extérieur
Aucune ligne ne correspond au filtre.
Repérer
Dans la Tête du Serpent, contre l'étoile 5 Serpentis
M5 loge dans la Tête du Serpent (Serpens Caput), et son repère est d'une facilité rare : il est collé à l'étoile 5 Serpentis, à seulement 0,37° au nord-ouest — les deux tiennent dans le même champ de jumelles. Cette étoile de magnitude 5,1 est elle-même une double discrète (un compagnon à 11,4″), à 82 années-lumière. Pour la trouver, partez d'Unukalhai (α Serpentis, magnitude 2,63, une géante orangée) et remontez d'environ 8° au sud-ouest : dans le chercheur, une petite bouffée floue trahit l'amas juste à côté de 5 Ser.
Carte : IAU / Sky & Telescope (CC BY 3.0)
Trouvez Unukalhai, le cœur du serpent
Au printemps, sous Arcturus et la Couronne boréale, cherchez une étoile orangée moyennement brillante : Unukalhai, α Serpentis. Elle marque le cou de la figure, entre la Balance et le Bouvier.
Remontez vers 5 Serpentis
À environ 8° au sud-ouest d'Unukalhai — moins d'une main tendue — repérez à l'œil nu ou aux jumelles une étoile isolée de magnitude 5 : c'est 5 Serpentis, votre balise finale.
Cherchez la tache contre l'étoile
M5 se tient à 0,37° au nord-ouest de 5 Ser, dans le même champ de jumelles. Une petite boule ronde et floue, au centre plus vif que les bords, se distingue aussitôt des étoiles ponctuelles autour.
Visez le méridien, de mai à juillet
À déclinaison +2°, M5 ne monte jamais haut depuis la France : il culmine à peine 45° au-dessus de l'horizon sud. Observez-le au moment précis où il passe plein sud, en soirée entre mai et juillet, pour l'attraper au plus haut et au plus stable.
M5 — carte d'identité
Repère
Valeur
Type d'objet
amas globulaire (NGC 5904)
Constellation
le Serpent (Tête) — contre 5 Serpentis
Magnitude
5,6 (limite de l'œil nu sous ciel noir)
Distance
≈ 24 460 années-lumière
Taille apparente
20′ (les deux tiers d'une pleine lune)
Saison
fin de printemps — de mai à juillet, bas au sud
Instrument minimal
75 mm pour commencer à en granuler les bords
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Un peu d'histoire
D'une comète de 1702 au catalogue de Messier
5 mai 1702
Gottfried Kirch, astronome de Berlin, tombe sur l'objet en suivant une comète — sa femme Maria Margarethe Kirch, astronome elle aussi, observe à ses côtés. Ils n'y voient qu'une petite nébulosité ronde, sans y distinguer la moindre étoile.
23 mai 1764
Charles Messier retrouve l'amas et l'inscrit comme 5ᵉ entrée de son catalogue, pour l'écarter de sa chasse aux comètes. Il le décrit comme une belle nébuleuse « ronde et brillante », mêlée d'aucune étoile visible dans sa lunette.
1791
William Herschel, avec son télescope géant de 40 pieds, est le premier à résoudre M5 en astres individuels : il en dénombre environ 200 et comprend que la tache floue est un lointain essaim de soleils, non un nuage.
XXᵉ siècle
Les grands relevés photographiques font de M5 un laboratoire des RR Lyrae, puis les radiotélescopes y débusquent deux pulsars millisecondes — un fossile stellaire devenu terrain d'étude de la physique la plus extrême.
Ce que la pose longue arrache à M5
Les images de cette page cumulent la lumière durant de longues minutes. Elles noient le cœur dans un blanc éclatant et font surgir la couleur de chaque étoile : l'ambre des géantes rouges, les rares éclats bleutés des traînardes. Un capteur enregistre aussi les astres les plus ténus, jusqu'aux étoiles de magnitude 13 et 14 du pourtour, et révèle le contour légèrement ovale de l'amas qu'aucun œil ne saisit derrière l'oculaire.
Ce que seul le regard direct donne
À l'oculaire, M5 reste gris : à ces faibles éclats, la rétine ne lit plus les couleurs. Mais elle offre ce qu'aucun cliché ne restitue — le relief. Dans un 200 mm, les longues chaînes d'étoiles semblent flotter à des profondeurs différentes, et l'amas prend un volume presque tangible. Une photo montre plus de détails ; l'œil, lui, donne la sensation d'épaisseur. Cherchez M5 vous-même avant de le juger sur une image.
L'avis de Luc
Trancher entre M5 et M13 demande de les viser la même nuit de mai : c'est la seule comparaison qui vaille. Aux jumelles 10×50, une petite boule évidente collée à 5 Serpentis ; à 130× dans un 200 mm, le pourtour se casse en chaînes d'étoiles qui partent en éventail — plus pétillantes que celles d'Hercule. Un défaut de taille commande l'horaire : à sa déclinaison, il ne dépasse jamais 45° de hauteur sous nos latitudes. Il s'attend au méridien et se prend dans l'heure, faute de quoi la turbulence le mange.
Quel télescope pour casser M5 en chaînes d'étoiles ?
Un 75 mm en granule déjà les bords à fort grossissement ; un 200 mm en fait éclater les chaînes jusque près du cœur. Nos choix par usage et par budget.
M13, le rival d'Hercule L'autre grand globulaire boréal, plus haut dans le ciel : à comparer à M5 diamètre pour diamètre, dans la même soirée. 
Se repérer au printemps Arcturus, la Couronne boréale, Unukalhai : la carte pour descendre jusqu'à la Tête du Serpent et 5 Serpentis.