Observer · Ciel profond
M82, la Galaxie du Cigare
Un fin fuseau de lumière posé au bord de la Grande Ourse, et pourtant l'une des galaxies les plus violentes du ciel proche : M82 fabrique des étoiles à un rythme démentiel depuis qu'elle a frôlé sa grande voisine. De son cœur en fusion s'échappe un vent d'hydrogène rouge soufflé sur des milliers d'années-lumière, et c'est là qu'a explosé en 2014 la supernova la plus proche de notre siècle. Voici sa nature, son superwind, sa supernova — et ce que vous en verrez vraiment à l'oculaire.
- 10
- fois le rythme de naissance d'étoiles de toute la Voie lactée, concentré dans son seul noyau
- 37000
- années-lumière : la longueur du fuseau que l'on voit presque par la tranche
- 5
- fois plus lumineuse, dans l'ensemble, que notre propre galaxie
- 2014
- l'année où SN 2014J s'est allumée dans le Cigare, découverte par cinq personnes à Londres
- 197
- amas d'étoiles jeunes comptés par Hubble dans la région centrale en 2005
Ce que c'est
Un cigare de lumière vu par la tranche
Sous le numéro M82, ou NGC 3034 au New General Catalogue, se cache une galaxie que rien ne prédisposait à la célébrité : un long fuseau pâle, classé I0 — un disque irrégulier que nous voyons incliné d'environ 80°, donc presque par la tranche. C'est cette orientation qui lui donne sa silhouette effilée et son surnom de Cigare. Elle s'étend sur quelque 37 000 années-lumière dans sa longueur — un peu plus du tiers de notre Voie lactée — et se tient à environ 12 millions d'années-lumière, soit près de 3,8 mégaparsecs, dans la Grande Ourse. Sa magnitude de 8,4 la met à portée d'une simple paire de jumelles.
La galaxie à flambée d'étoiles de référence
M82 est le prototype même de ce que les astronomes appellent une galaxie à flambée d'étoiles, ou starburst : dans sa région centrale, des étoiles naissent à une cadence près de dix fois supérieure à celle de la Voie lactée tout entière, alors qu'elle est bien plus petite. Ce cœur — un disque d'à peine 500 parsecs — brille à lui seul une centaine de fois plus qu'un noyau de galaxie ordinaire. C'est la galaxie à flambée la plus proche de nous, ce qui en fait le laboratoire où l'on a compris ce phénomène.
Une pouponnière de super-amas
En 2005, la caméra du télescope Hubble a dénombré dans son centre 197 amas d'étoiles massives et jeunes, chacun pesant en moyenne quelque 200 000 masses solaires — des essaims bien plus denses que les amas ouverts de chez nous. Ces étoiles brûlent vite et fort, puis meurent en supernova : le taux d'explosions y atteint environ une par décennie, contre une tous les cinquante ans dans une galaxie tranquille. C'est cette débauche qui alimente tout le reste.
Des bras spiraux longtemps invisibles
On a longtemps rangé M82 parmi les galaxies irrégulières, sans structure. En réalité, c'est un disque, et l'imagerie infrarouge a fini par y révéler en 2005 deux bras spiraux jusque-là noyés dans la poussière et dans l'éclat du starburst. Vue de face, M82 ressemblerait sans doute à une spirale ordinaire ; c'est son inclinaison, presque de profil, qui masque ses bras et concentre toute sa lumière en un trait.
Ce que révèlent douze millions d'années
La lumière qui dessine ce cigare sur votre rétine a quitté M82 il y a près de douze millions d'années. Vous ne regardez pas une étoile de notre galaxie, mais un autre système tout entier, un univers-île de milliards de soleils saisi en pleine crise de croissance. Peu d'objets à portée d'un instrument d'amateur racontent une histoire aussi extrême que ce fuseau discret.
Le superwind
Le vent d'hydrogène rouge qui jaillit du cœur
Le trait le plus spectaculaire de M82 ne se voit qu'en photo : de part et d'autre du disque, perpendiculairement au cigare, s'échappent d'immenses panaches de gaz écarlate. C'est le superwind, un vent galactique nourri par les milliers d'étoiles massives du cœur. Leurs vents stellaires et, surtout, les ondes de choc de leurs supernovae se combinent en une bulle de gaz surchauffé qui perce le disque et se déverse dans l'espace. Les filaments rouges que l'on photographie sont de l'hydrogène qui rayonne dans la raie H-alpha ; le gaz le plus chaud, invisible, est traçé en rayons X jusqu'à quelque 35 000 années-lumière au-dessus du plan de la galaxie.
Une cheminée soufflée par les supernovae
Le mécanisme tient de la cheminée d'usine. Concentrez des centaines de milliers d'étoiles jeunes dans un volume minuscule, laissez les plus massives exploser en quelques millions d'années, et l'énergie cumulée chauffe le gaz environnant à des millions de degrés. Trop léger pour retomber, ce gaz s'échappe par le chemin le plus court — au-dessus et au-dessous du disque — en emportant les filaments d'hydrogène plus froids qui le bordent. Les panaches rouges de M82 s'élancent ainsi sur plusieurs milliers d'années-lumière de chaque côté du fuseau.
Une galaxie qui se vide de sa matière
Ce vent n'est pas décoratif : en soufflant son gaz vers l'extérieur, M82 se prive peu à peu de la matière première dont elle a besoin pour continuer à fabriquer des étoiles. La flambée est intense mais brève à l'échelle cosmique — quelques dizaines de millions d'années — et le superwind est l'un des moyens par lesquels elle finira par s'éteindre d'elle-même. Observer M82, c'est surprendre une galaxie en train de dilapider son avenir.
La supernova
SN 2014J, l'étoile qui a explosé pendant un cours
Le 21 janvier 2014, à 19 h 20 GMT, l'astronome Steve Fossey montre à quatre étudiants — Ben Cooke, Guy Pollack, Matthew Wilde et Thomas Wright — comment se sert un petit télescope de 35 cm à l'Observatoire de l'Université de Londres, à Mill Hill. Les nuages menacent ; ils pointent M82 à la hâte. Sur l'écran, une étoile brillante trône là où il n'y avait rien : une supernova de type Ia, l'explosion d'une naine blanche. Découverte par pur hasard, pendant une séance d'initiation, elle sera baptisée SN 2014J.
Elle culmine le 31 janvier 2014 vers la magnitude 10,5, à la portée du moindre télescope d'amateur, et reste suivie pendant des semaines. Des images d'archive la retrouvent dès le 15 janvier, six jours avant sa découverte officielle. Surtout, c'est la supernova de type Ia la plus proche depuis quarante-deux ans : à quelque 11,5 millions d'années-lumière, aucune n'a fait mieux depuis. Un cadeau tombé du ciel pour les astronomes.
Une chandelle standard sous nos yeux
Les supernovae de type Ia explosent toujours de la même manière et atteignent presque la même luminosité : ce sont les « chandelles standard » qui servent à mesurer les distances de l'Univers. En avoir une aussi proche, et suivie dès ses premières heures, était inespéré. Le satellite INTEGRAL y a détecté pour la première fois dans une telle supernova les raies gamma de la désintégration du nickel radioactif en cobalt puis en fer — la preuve directe de ce qui forge les éléments lourds.
Un révélateur de la poussière de M82
Sa lumière, en traversant le disque poussiéreux du Cigare avant de nous parvenir, a rougi d'une façon inhabituelle. Les astronomes s'en sont servis comme d'une lampe placée derrière un rideau : la manière dont SN 2014J s'assombrit dans le rouge a livré une carte de la poussière interstellaire de M82. Plus de 435 articles scientifiques ont exploité cet événement — rare fortune pour une galaxie trouvée entre deux nuages, un soir de cours pratique.
- 15 janvier 2014
Sans que personne ne s'en aperçoive encore, la supernova apparaît déjà sur des images d'archive de M82 : elle monte en éclat depuis plusieurs jours.
- 21 janvier 2014
À 19 h 20 GMT, Steve Fossey et quatre étudiants la repèrent à l'Observatoire de l'Université de Londres, pendant une séance d'initiation au télescope de 35 cm.
- 31 janvier 2014
SN 2014J culmine à la magnitude 10,5, visible dans un petit instrument : c'est la supernova de type Ia la plus proche observée depuis 1972.
- 2014
Le satellite INTEGRAL détecte les raies gamma du cobalt-56, une première pour une type Ia ; la supernova sert aussi à cartographier la poussière du Cigare.
Une énigme au cœur
M82 X-1, un trou noir d'un genre rare
La source X la plus brillante du Cigare
Braqués sur M82, les télescopes à rayons X y voient un point d'une intensité déroutante : M82 X-1, l'une des sources X ultra-lumineuses les plus éclatantes connues. Elle rayonne bien au-delà de ce qu'un trou noir de masse stellaire, formé par une seule étoile morte, peut produire — sa luminosité dépasse la limite dite d'Eddington. Située à environ 600 années-lumière du centre galactique, elle est étudiée par l'observatoire Chandra depuis les années 2000.
Un chaînon manquant entre deux mondes
Le rythme régulier de ses oscillations en rayons X a permis d'en estimer la masse : entre 200 et 5 000 masses solaires, avec une valeur souvent citée autour de quelques centaines. Ce serait donc un trou noir de masse intermédiaire — trop lourd pour naître d'une seule étoile, trop léger pour être le monstre central d'une galaxie. Cette catégorie, longtemps théorique, comble le fossé entre les trous noirs stellaires et les géants supermassifs ; M82 X-1 en est l'un des candidats les plus solides, peut-être un microquasar avalant sa proie sous nos yeux.
Un peu d'histoire
De la tache pâle de Bode au nom de Cigare
Quand Johann Elert Bode repère M82 depuis Berlin, fin décembre 1774, il n'y voit qu'une nébulosité « très pâle et de forme allongée », posée tout près d'une autre. Le télescope de l'époque ne montrait rien de sa fournaise. Le catalogueur français Charles Messier l'inscrit sous le numéro 82 ; deux siècles plus tard, ce chiffre modeste désigne l'archétype des galaxies en flambée. Le surnom de Galaxie du Cigare, lui, ne doit rien à un observateur célèbre : il est venu tout seul, tant sa forme effilée évoque un barreau de tabac allumé — une image que les grands télescopes ont depuis rendue troublante de justesse, avec ses braises rouges au bout.
- 1774
Johann Elert Bode découvre M82 comme une tache « très pâle et de forme allongée », sans en soupçonner la nature.
- 1779
Pierre Méchain retrouve la galaxie de son côté, avant de la signaler à Charles Messier.
- 1781
Messier mesure sa position et l'inscrit à son catalogue sous le numéro 82, tout près de la 81.
- 2005
Hubble compte 197 amas jeunes dans son cœur et l'infrarouge y dévoile enfin des bras spiraux cachés.
À l'oculaire
Le fuseau texturé, diamètre par diamètre
| Avec quoi | Ce que le Cigare vous montre |
|---|---|
| Jumelles 10×50 | un mince trait de lumière laiteux, dans le même champ que l'ovale de M81 juste au sud |
| Lunette 80 mm | une aiguille grise d'éclat uniforme, nettement plus effilée que sa voisine ronde |
| Télescope 100 mm | le fuseau se dessine, son centre un peu plus lumineux que ses pointes affûtées |
| 150–200 mm | des marbrures sombres griffent le fuseau et une entaille coupe son milieu : M82 devient « texturée » |
| 250 mm et plus | les taches sombres se multiplient, le fuseau paraît brisé en tronçons irréguliers |
| Photo, pose longue | les filaments rouges du superwind jaillissant perpendiculairement — hors de portée de l'œil |
| Aucune ligne ne correspond au filtre. | |
Repérer
Trouver le Cigare au-dessus du chariot
M82 se niche au nord-ouest de la Grande Ourse, dans une zone du ciel curieusement pauvre en étoiles brillantes. La méthode : partir de Dubhe, l'angle du seau de la Casserole le plus proche de la Polaire, et sauter d'environ 10° — la largeur d'un poing tendu — en direction opposée au chariot. On tombe d'abord sur la grande M81 ; M82 est 38 minutes d'arc plus au nord, c'est-à-dire juste au-dessus dans l'oculaire. À la déclinaison +69°, elle ne se couche jamais depuis la France : circumpolaire, elle s'observe toute l'année, au mieux au printemps, quand la Grande Ourse passe près du zénith en soirée.
-
Partez de Dubhe, l'angle du seau
Sur la Grande Casserole, Dubhe marque le coin supérieur du récipient, du côté de la Polaire. C'est la balise de départ, visible en toute saison depuis la métropole.
-
Sautez un poing vers le nord-ouest
Quittez le chariot en glissant d'environ 10° à l'opposé du manche. Les étoiles vives se raréfient : avancez aux jumelles ou au chercheur pour ne pas vous perdre.
-
Trouvez M81, puis remontez de 38′
L'ovale flou de M81 apparaît le premier. Le Cigare est la fine barre lumineuse posée juste au nord, à un peu plus d'un demi-degré : les deux entrent ensemble à faible grossissement.
-
Passez au printemps pour la voir haute
M82 ne disparaît jamais, mais c'est de mars à mai qu'elle culmine le plus haut, à travers le minimum d'atmosphère — le moment où son fuseau se strie le mieux dans un bon instrument.
| Repère | Valeur |
|---|---|
| Type d'objet | galaxie à flambée d'étoiles (starburst), disque irrégulier I0 vu par la tranche |
| Constellation | Grande Ourse, à 10° au nord-ouest de Dubhe |
| Magnitude | 8,4 |
| Distance | ≈ 12 millions d'années-lumière (3,8 Mpc) |
| Taille apparente | 11′ × 4′ (soit ≈ 37 000 années-lumière de long) |
| Saison | circumpolaire — au plus haut de mars à mai |
| Instrument minimal | 100 mm pour la voir comme un vrai fuseau (visible dès les jumelles) |
| Aucune ligne ne correspond au filtre. | |
Continuer
À explorer autour du Cigare
M81, la spirale voisine La grande galaxie de Bode qui a mis le feu au Cigare, et le star-hop pour cadrer le duo. 
Observer une galaxie Pourquoi le Cigare reste un trait gris à l'œil quand une naine blanche y explose : ce que chaque diamètre change. 
Se repérer dans le ciel du nord La Grande Ourse, Dubhe et la Polaire : la carte pour retrouver le Cigare toute l'année. Quel diamètre pour strier le fuseau de M82 ?
Des jumelles 10×50 posent déjà le Cigare près de M81, mais il faut un 150 à 200 mm pour voir l'entaille sombre et les marbrures. Nos choix par usage et par budget.