Observer · Ciel profond

Le Quintette de Stephan

Cinq galaxies serrées dans un même champ, dont une seule fait semblant d'appartenir au groupe : c'est le premier groupe compact de galaxies jamais reconnu, et l'image qui a lancé le télescope James Webb en 2022. Voici ce qui s'y joue vraiment — une collision à grande vitesse, une onde de choc plus large que la Voie lactée, une intruse de premier plan — et l'honnêteté sur ce qu'un œil derrière un oculaire peut en attraper.

1877: l'année où Édouard Stephan repère le groupe à l'Observatoire de Marseille
4: galaxies réellement liées sur les cinq visibles — la cinquième est une illusion d'alignement
290: millions d'années-lumière : la distance du groupe, dans Pégase
2022: l'image du télescope James Webb dévoilée en juillet, l'une de ses toutes premières
300: mm de diamètre au minimum, sous un ciel d'encre, pour deviner ces taches

Ce que c'est

Le premier groupe compact de galaxies jamais identifié

Le Quintette de Stephan est un groupe compact de galaxies : quatre galaxies tassées dans un volume à peine plus grand que notre propre Voie lactée, si proches les unes des autres qu'elles se déforment mutuellement par gravité. Il porte le nom du catalogue moderne des groupes serrés, Hickson Compact Group 92, et figure aussi comme Arp 319 à l'atlas des galaxies particulières. Les quatre membres liés — NGC 7317, NGC 7318A, NGC 7318B et NGC 7319 — se trouvent à quelque 290 millions d'années-lumière, dans la constellation de Pégase. Le groupe entier tient dans un mouchoir de 3 à 4 minutes d'arc — un dixième de pleine lune. C'est cette compacité qui a fait sa célébrité : nulle part ailleurs on ne surprend d'aussi près des galaxies en train de se percuter.

Le Quintette de Stephan photographié par le télescope spatial James Webb en 2022 — Le Quintette par le James Webb (NIRCam + MIRI) — NASA, ESA, CSA, STScI (domaine public)

Découvert avant qu'on sache ce qu'est une galaxie

En 1877, à l'Observatoire de Marseille, Édouard Stephan — le premier astronome à mesurer le diamètre d'une étoile — pointe son télescope réflecteur vers Pégase et note cinq petites nébulosités serrées. Personne, alors, ne sait qu'il s'agit de galaxies : la notion d'« univers-îles » n'existera pas avant les années 1920. Ce cliché reste pourtant le tout premier groupe compact de galaxies jamais consigné, un demi-siècle avant qu'on comprenne ce qu'il montrait.

Quatre galaxies qui se labourent

Trois des quatre membres liés portent la mention « pec » — « peculiar », particulier — dans leur classification, parce que leurs formes sont tordues. NGC 7318B et NGC 7319 sont des spirales barrées aux bras arrachés ; NGC 7318A et NGC 7317, des elliptiques. Entre elles s'étirent de longues queues de marée, des rubans d'étoiles et de gaz que la gravité a extraits des disques. Ces passages répétés compriment le gaz et allument des flambées de formation d'étoiles tout le long des ponts de matière.

Une sixième galaxie dans les parages

Le groupe compte en réalité un membre de plus, plus discret : NGC 7320C, une galaxie liée située un peu à l'écart. C'est probablement elle qui, en frôlant NGC 7319 il y a environ 400 millions d'années, lui a tiré sa longue queue de marée. Le « quintette » est donc un raccourci de catalogue : le décompte réel des galaxies en interaction dépend de la profondeur du cliché.

Une adresse au bord du Grand Carré

Le Quintette loge au nord-ouest de Pégase, à un demi-degré à peine de la belle spirale NGC 7331. Cette proximité est une aubaine pour le repérage : on ne part pas des étoiles faibles de Pégase, mais de NGC 7331, bien plus brillante, qui tient dans le même champ à faible grossissement et sert de balise vers le groupe.

La leçon des alignements

La cinquième galaxie n'appartient pas au groupe

Une intruse sept fois plus proche

Sur l'image, la galaxie bleutée en bas à gauche, NGC 7320, semble faire partie du groupe. Elle n'y est pour rien. Son décalage vers le rouge trahit une vitesse de fuite de seulement 790 km/s, contre environ 6 600 km/s pour ses quatre voisines. Traduit en distance : NGC 7320 se tient à quelque 40 millions d'années-lumière, soit sept fois plus près que le groupe. C'est une galaxie de premier plan, projetée par hasard sur la même ligne de visée — probablement rattachée, elle, au groupe de NGC 7331.

Le débat de Halton Arp

Cet écart de vitesse a nourri l'une des controverses les plus vives du XXᵉ siècle. Dans les années 1970, l'astronome Halton Arp refusait d'admettre que le décalage vers le rouge mesure toujours une distance : il voyait dans le Quintette la preuve que des objets aux vitesses très différentes pouvaient être physiquement liés. Les relevés modernes lui ont donné tort — NGC 7320 est bien un objet de premier plan — mais le cas est resté le cas d'école des alignements trompeurs, la démonstration qu'un même champ peut empiler des objets sans aucun rapport.

Ce que l'œil ne peut pas trancher

À l'oculaire, rien ne distingue l'intruse de ses voisines : cinq taches également grises, également floues. Seul le spectre — la décomposition de leur lumière — sépare les 290 millions d'années-lumière des 40 millions. C'est la grande leçon du Quintette : la profondeur du ciel ne se lit pas à l'œil, elle se mesure.

La collision

Une onde de choc plus large que la Voie lactée

Une des quatre galaxies liées, NGC 7318B, ne fait pas que passer près du groupe : elle fonce dedans. Elle traverse le gaz commun à près de 800 km/s de vitesse relative, et sa course déclenche l'un des plus grands chocs intergalactiques connus. Le front s'étend sur environ 40 000 années-lumière — plus large que le disque entier de notre Voie lactée.

Au passage du choc, le gaz est chauffé à des millions de degrés et se met à briller en rayons X, captés par l'observatoire Chandra (en bleu sur l'image). L'onde excite aussi l'hydrogène moléculaire, qui émet dans l'infrarouge : le Quintette est l'un des rares endroits où l'on voit une collision de gaz à cette échelle, en direct.

L'onde de choc du Quintette de Stephan révélée en rayons X par Chandra, superposée à l'image du James Webb — Choc en rayons X (bleu) sur l'image Webb — NASA/CXC & JWST (CC BY 2.0)

Juillet 2022

L'image qui a inauguré le télescope James Webb

Le 12 juillet 2022, le Quintette de Stephan figure parmi les toutes premières images officielles du télescope spatial James Webb — le plus grand jamais mis en orbite. La mosaïque, assemblée à partir de près d'un millier de fichiers et forte de plus de 150 millions de pixels, couvre un champ équivalent à 620 000 années-lumière. En infrarouge, Webb perce les voiles de poussière et révèle des amas d'étoiles naissantes, des filaments de gaz et, autour du noyau de NGC 7319, un trou noir actif recrachant de la matière — invisibles sur les images en lumière visible.

Comparer

Le visible de Hubble face à l'infrarouge de Webb

Faites glisser le curseur. À gauche, le Quintette en lumière visible par Hubble (2009). À droite, le même groupe vu en infrarouge par le James Webb (2022) : la poussière devient transparente, les pouponnières d'étoiles s'allument.

Le Quintette de Stephan, de Hubble (visible) au James Webb (infrarouge) — vue Hubble : NASA, ESA et l'équipe Hubble SM4 ERO (CC BY 4.0, ESA/Hubble heic0910i)

Le Quintette de Stephan en lumière visible photographié par Hubble en 2009

Le Quintette de Stephan en infrarouge photographié par le James Webb en 2022

À l'oculaire

L'honnêteté d'abord : un objet pour grands instruments

Il faut le dire franchement : le Quintette de Stephan est l'un des objets les plus difficiles qu'un amateur puisse tenter. Ses galaxies plafonnent entre les magnitudes 13,2 et 14,6, et surtout elles sont minuscules — de 0,4 à 2,2 minutes d'arc. Leur lumière, déjà faible, est concentrée en pastilles serrées noyées dans le fond du ciel. En dessous de 250 à 300 mm de diamètre et sans un ciel totalement noir, on ne voit rien. Même dans un bon télescope, le Quintette n'est qu'un semis de taches floues grosses comme des têtes d'épingle — spectaculaire par ce qu'on sait, pas par ce qu'on voit.

Le Quintette de Stephan selon votre instrument, sous un ciel noir
Avec quoi	Ce que vous atteignez
Jumelles, 100–150 mm	rien du Quintette ; visez plutôt sa voisine NGC 7331, elle bien accessible
200 mm, ciel de campagne	au mieux, une lueur douteuse à très fort grossissement ; le plus souvent, rien de sûr
250–300 mm, ciel très noir	deux ou trois taches confirmables à 150–200×, après 30 à 45 min d'adaptation à l'obscurité
400 mm et plus, ciel d'exception	les cinq nodules séparés, chacun distinct — le Graal des chasseurs de galaxies
Photo, pose longue	les queues de marée, les couleurs, la structure : tout ce qu'aucun œil n'atteindra jamais
Aucune ligne ne correspond au filtre.

Repérer

Au nord-ouest de Pégase, en automne

Partez du Grand Carré de Pégase

En automne, le vaste rectangle d'étoiles de Pégase domine le ciel du soir vers le sud-est. Repérez Scheat (β Pegasi), l'angle nord-ouest du Carré : c'est votre tremplin.
Glissez vers Matar, puis piquez au nord

Depuis Scheat, remontez vers Matar (η Pegasi), puis basculez de quelques degrés vers le nord : vous entrez dans la région pauvre en étoiles vives qui borde la Petite Ourse et le Lézard.
Accrochez d'abord NGC 7331

Cherchez une petite fusée floue allongée : la galaxie NGC 7331, magnitude 10,4, visible dès un 100–150 mm. C'est votre balise — le Quintette est à un demi-degré au sud-sud-ouest, dans le même champ à faible grossissement.
Visez l'automne et une nuit sans lune

De septembre à novembre, Pégase passe haut au-dessus de la France en début de nuit. Choisissez la nouvelle lune, éloignez-vous des lumières, et montez à 150–200× une fois NGC 7331 centrée.

Quintette de Stephan — carte d'identité
Repère	Valeur
Type d'objet	groupe compact de galaxies (Hickson 92 / Arp 319) — 4 liées + 1 de premier plan
Constellation	Pégase — au nord-ouest, près de NGC 7331
Magnitude	13,2 à 14,6 selon la galaxie (12,6 pour l'ensemble)
Distance	≈ 290 millions d'al (le groupe) ; NGC 7320 à ≈ 40 millions d'al
Taille apparente	≈ 3 à 4′ pour le groupe (galaxies de 0,4 à 2,2′)
Saison	automne (septembre à novembre, au plus haut)
Instrument minimal	250–300 mm et ciel très noir ; 400 mm pour séparer les cinq
Aucune ligne ne correspond au filtre.

Un peu d'histoire

De Marseille en 1877 au James Webb

1877
Édouard Stephan, directeur de l'Observatoire de Marseille, repère les cinq nébulosités serrées de Pégase — le premier groupe compact de galaxies jamais consigné.
années 1920
Le débat sur les « nébuleuses spirales » se tranche : ce sont des galaxies lointaines. Le Quintette devient un groupe de galaxies, non un simple amas nébuleux.
1946
Le film « La Vie est belle » utilise des images du Quintette pour figurer le ciel où dialoguent des anges, dans sa scène d'ouverture.
années 1970
Halton Arp brandit NGC 7320 et son décalage vers le rouge divergent pour contester le lien distance-redshift. Les relevés confirmeront qu'elle est une galaxie de premier plan.
12 juillet 2022
Le télescope James Webb dévoile le Quintette parmi ses toutes premières images : une mosaïque de 150 millions de pixels révélant chocs et pouponnières d'étoiles en infrarouge.

Portrait d'Édouard Jean-Marie Stephan, découvreur du Quintette — Édouard Jean-Marie Stephan — auteur inconnu (domaine public)

L'avis de Luc

Regardez la photographie, puis allez le pister pour le sport : c'est l'un des rares objets où le conseil se donne sans détour. Dans un 250 mm sous un ciel de campagne, le Quintette se réduit à deux ou trois grumeaux gris à peine sûrs à 180×, après trois quarts d'heure de noir dans les yeux et une validation à la carte. La satisfaction est celle du chasseur, pas du contemplatif. Pour le plaisir des yeux, NGC 7331 attend juste à côté, magnitude 10,4, superbe dans le même champ — et l'image du James Webb en dit plus long qu'une nuit entière à l'oculaire.

Continuer

À explorer autour du Quintette

Carte de Pégase : le Grand Carré, le col du cheval jusqu'à Enif, et les constellations voisines

Pégase, où loge NGC 7331 La spirale sosie de la Voie lactée sert de balise vers le Quintette : la situer dans la constellation et la pointer dès un 150 mm.

Deux silhouettes d'observateurs sur une crête désertique, sous la Voie lactée dressée à la verticale et son bulbe lumineux au-dessus de l'horizon

Se repérer dans le ciel d'automne Le Grand Carré de Pégase, Scheat, Matar : la porte d'entrée des galaxies de septembre à novembre.

Observer le ciel profond Galaxies, groupes serrés, nébuleuses : pourquoi la noirceur du ciel prime sur le diamètre du tube.

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Ses galaxies de magnitude 13-14 réclament un 250–300 mm et un ciel d'encre ; un 400 mm sépare les cinq nodules. Nos choix de gros diamètres par usage et par budget.

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