M31 – Galaxie d’Andromède

Par: Daniel Renard | 2020-03-23

m31 - andromeda galaxy

La galaxie d’Andromède ou nébuleuse d’Andromède (M31, NGC 224) est une galaxie spirale de type Sb. Cette grande galaxie, la plus proche de la Voie lactée, se trouve dans la constellation d’Andromède et se trouve, selon des données récentes, à une distance de 772 kiloparsek (2,52 millions d’années-lumière). Le plan de la galaxie est incliné vers nous selon un angle de 15°, sa taille visible – 3,2°, la valeur visible de l’étoile – +3,4m.

La première mention écrite de la galaxie d’Andromède se trouve dans le « Catalogue des étoiles fixes » de l’astronome persan As-Sufi (946), qui la décrit comme un « petit nuage ». La première description de l’objet, basée sur des observations avec un télescope, a été faite par l’astronome allemand Simon Marius en 1612. En créant son célèbre catalogue, Charles Messier a inscrit l’objet sous la définition de M31, attribuant à tort la découverte à Marius. En 1785, William Herschel a remarqué un point rouge faible au centre de la M31. Il a considéré que la galaxie représente la plus proche de toutes les nébuleuses, et a calculé la distance qui la sépare (ne correspondant absolument pas à la validité), ce qui équivaut à 2000 distances entre le Soleil et Sirius.

En 1864, William Huggins, en observant le spectre M31, a découvert qu’il était différent des spectres des nébuleuses de gaz. Les données ont indiqué que M31 était composé de nombreuses étoiles individuelles. Sur cette base, Huggins a supposé la nature stellaire de l’objet, ce qui a été confirmé dans les années suivantes.

En 1885, une supernova SN 1885A, connue dans la littérature astronomique sous le nom de S Andromeda, a éclaté dans la galaxie. Dans l’histoire de l’observation, c’est le seul événement de ce type enregistré dans M31.

Les premières photographies de la galaxie ont été prises par l’astronome gallois Isaac Roberts en 1887. En utilisant son propre petit observatoire dans le Sussex, il a photographié le M31 et déterminé la structure en spirale de l’objet pour la première fois. À l’époque, cependant, on croyait encore que M31 appartenait à notre galaxie et Roberts pensait à tort qu’il s’agissait d’un autre système solaire avec des planètes émergentes.

La vitesse de rayonnement de la galaxie a été déterminée par l’astronome américain Vesto Slifer en 1912. En utilisant l’analyse spectrale, il a calculé que le M31 se déplace vers le Soleil à une vitesse inédite pour les objets astronomiques connus de l’époque: environ 300 km/s.

Des spécialistes du Centre d’astrophysique de Harvard-Smithsonian, analysant les résultats de 10 années d’observation de M31 à l’aide de l’observatoire orbital Chandra, ont découvert que la lueur de la matière tombant au cœur de la galaxie Andromède, était faible jusqu’au 6 janvier 2006, date à laquelle une poussée a augmenté la luminosité de M31 de 100 fois dans la gamme des rayons X. Puis la luminosité a diminué, mais elle est restée 10 fois plus puissante qu’avant 2006.

La galaxie d’Andromède, comme la Voie lactée, appartient au Groupe local et se déplace vers le Soleil à une vitesse de 300 km/s, elle fait donc partie des objets décalés en violet. Après avoir déterminé la direction du mouvement du Soleil le long de la Voie lactée, les astronomes ont découvert que la galaxie d’Andromède et notre galaxie se rapprochent l’une de l’autre à une vitesse de 100-140 km/sec. En conséquence, la collision des deux systèmes galactiques se produira dans environ 3-4 milliards d’années. Si cela se produit, ils fusionneront probablement tous les deux en une seule grande galaxie. Il est possible que notre système solaire soit projeté dans l’espace intergalactique par de puissantes perturbations gravitationnelles. La destruction du Soleil et des planètes ne se produira très probablement pas dans ce processus catastrophique.

La galaxie d’Andromède a une masse 1,5 fois supérieure à celle de la Voie lactée et est la plus grande du groupe local: sur la base des données du télescope spatial Spitzer, les astronomes ont constaté qu’elle comprend environ un trillion d’étoiles. Il possède plusieurs satellites nains: M32, M110, NGC 185, NGC 147 et peut-être d’autres. Sa longueur est de 260000 années-lumière, soit 2,6 fois plus que la Voie lactée.

Cependant, certains résultats suggèrent que la Voie lactée contient plus de matière noire et que notre galaxie pourrait donc être la plus massive du groupe local.

Au cœur de M31, comme dans de nombreuses autres galaxies (dont la Voie lactée), il y a un candidat pour les trous noirs supermassifs (SHS). Des calculs ont montré que sa masse dépasse 140 millions de masses solaires. En 2005, le télescope spatial Hubble a découvert un mystérieux disque de jeunes étoiles bleues entourant la Voie lactée. Ils tournent autour d’un objet relativiste, tout comme les planètes autour du soleil. Les astronomes se demandaient comment un tel disque en forme de bagel pouvait se former si près d’un objet aussi massif. Il a été calculé que les forces de marée monstrueuses de la CDD ne devraient pas permettre aux nuages de gaz et de poussière de se condenser et de former de nouvelles étoiles. D’autres observations peuvent fournir un indice.

L’ouverture de ce disque a mis un autre argument dans la tirelire de la théorie de l’existence du trou noir. Les astronomes ont découvert la lumière bleue dans le noyau M31 pour la première fois en 1995 avec le télescope Hubble. Trois ans plus tard, la lumière a été identifiée comme un amas d’étoiles bleues. Ce n’est qu’en 2005, à l’aide d’un spectrographe monté sur le télescope, que les observateurs ont déterminé que l’amas était constitué de plus de 400 étoiles formées il y a environ 200 millions d’années. Les étoiles sont regroupées dans un disque dont le diamètre n’est que d’une année-lumière. Au centre du disque se trouvent des nids d’étoiles rouges plus anciennes et plus froides, découverts plus tôt par Hubble. Les vitesses radiales des étoiles dans le disque ont été calculées. Grâce à l’impact gravitationnel du SCD, il a atteint un niveau record de 1000 km/s (3,6 millions de km/h). À une telle vitesse, il est possible de faire voler le globe en 40 secondes ou de passer de la Terre à la Lune en six minutes.

En plus du CDS et du disque stellaire bleu, il y a d’autres objets au cœur de la galaxie. En 1993, un amas d’étoiles doubles a été découvert au centre de M31, ce qui a été une surprise pour les astronomes, car les deux amas fusionnent en un seul dans un laps de temps assez court: environ 100 000 ans. On estime que la fusion aurait dû avoir lieu il y a plusieurs millions d’années, mais pour d’étranges raisons, elle n’a pas eu lieu. Scott Tremaine de l’université de Princeton a suggéré de l’expliquer par le fait que le centre de la galaxie n’est pas un double amas, mais un anneau de vieilles étoiles rouges. Cet anneau peut ressembler à deux amas car nous ne voyons les étoiles que de part et d’autre de l’anneau. Ainsi, cet anneau devrait se trouver à 5 années-lumière du CD et entourer un disque de jeunes étoiles bleues. L’anneau et le disque sont tournés vers nous d’un côté, ce qui peut indiquer leur interdépendance. En examinant le M31 avec le télescope spatial XMM-Newton, un groupe de chercheurs européens a découvert 63 sources discrètes de rayons X. La plupart d’entre eux (46 objets) ont été identifiés avec des étoiles à rayons X doubles de faible énergie, tandis que les autres sont soit des étoiles à neutrons, soit des candidats aux trous noirs dans les systèmes doubles.

Environ 460 amas de ballons ont été enregistrés dans la galaxie. Le plus massif d’entre eux – Mayall II, également appelé G1 – a plus de luminosité que tout autre amas du groupe Local, il est même plus lumineux que l’Omega Centauri (l’amas le plus lumineux de la Voie Lactée). Elle se trouve à environ 130 000 années-lumière du centre de la galaxie d’Andromède et contient au moins 300 000 vieilles étoiles. Sa structure et les étoiles appartenant à différentes populations indiquent qu’elle est très probablement le noyau d’une ancienne galaxie naine une fois absorbée par M31. Selon les recherches, au centre de cette grappe se trouve un candidat aux trous noirs pesant 20 000 soleils. Des objets similaires existent également dans d’autres groupes:

En 2005, les astronomes ont découvert un tout nouveau type d’amas d’étoiles dans le halo M31. Les trois amas récemment découverts contiennent des centaines de milliers d’étoiles brillantes – presque autant que les amas de boules. Mais ce qui les distingue des groupes de ballons, c’est qu’ils sont beaucoup plus grands – quelques centaines d’années-lumière de diamètre – et moins massifs. La distance entre les étoiles qui les composent est également beaucoup plus grande. Ils peuvent représenter une classe transitoire de systèmes entre les groupes de sphéroïdes nains.

Il y a une étoile PA-99-N2 dans la galaxie, autour de laquelle se trouve l’exoplanète – la première à être découverte en dehors de la Voie lactée.

Le meilleur moment pour observer la « nébuleuse d’Andromède » est l’automne-hiver. Dans le ciel rustique et sombre, l’ovale lumineux diffus M31 est vu à l’œil nu à côté de ν, et même par des observateurs peu expérimentés. C’est l’objet le plus éloigné visible à l’œil nu depuis la Terre. Et à cause de la vitesse finale de la lumière, nous la voyons telle qu’elle était il y a deux millions et demi d’années. Disons qu’il y a 2,5 millions d’années, la Terre n’était pas encore une espèce humaine moderne! Cependant, nous ne devons pas oublier que selon la théorie spéciale de la relativité, il n’y a aucun moyen de savoir à quoi ressemble cette galaxie au « présent », car ce que nous voyons est le « présent » pour nous.

Avec des jumelles, la galaxie est visible même dans le ciel éclairé des grandes villes. Mais ses observations dans les télescopes amateurs à ouverture moyenne (150-200 mm) sont généralement décevantes. Même dans le meilleur des cieux et par une nuit sans lune, la galaxie n’est qu’un énorme ellipsoïde brillant aux bords flous et de plus en plus sombres, avec un noyau lumineux. Un observateur attentif remarque un soupçon d’une ou deux bandes de poussière à la limite nord-ouest (près de nous) de la galaxie et une petite augmentation locale de la luminosité dans le sud-ouest (une énorme zone de formation d’étoiles chez notre voisin). À l’exception de deux satellites – les petites galaxies elliptiques M32 et M110 – il n’y a pas d’autres détails comme des photographies et des illustrations colorées de publications populaires!

Hélas, ce sont les caractéristiques de la vision nocturne humaine. Nos yeux, malgré leur sensibilité phénoménale à la lumière, ne sont pas capables, comme les photorécepteurs modernes, d’accumuler de la lumière pendant une longue exposition (parfois des heures!). En outre, la sensibilité nocturne de nos yeux est également obtenue par la victime de la reconnaissance des couleurs – « la nuit, tous les chats sont soufrés! – et une forte diminution de l’acuité visuelle. Il s’avère donc que les observations d’objets diffus de l’espace profond ne sont visibles que sous forme de vagues images gris clair sur un fond gris foncé. À cela s’ajoute la taille énorme de la M31, qui dissimule en outre ses contrastes et ses détails.

la nébuleuse d'andromède est dans la constellation d'andromède


La nébuleuse d’Andromède se trouve dans la constellation d’Andromède.

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