M57
L'archétype des nébuleuses planétaires

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Le parfait exemple de la nébuleuse planétaire, et celle qui est la plus observée, est sans contredit la fameuse nébuleuse annulaire de la constellation de la Lyre ~ M 57, qui est visible dans le ciel d’été de l’hémisphère nord.

M57 est localisée entre Beta (Sheliak) et Gamma (Sulafat) Lyrae. Comme pour la plupart des nébuleuses planétaires, la distance de M57 n'est pas bien connue et on la situe présentement entre 1400 et 2300 années lumières de la Terre, alors qu’elle se rapproche de nous à la vitesse d’environ 20 kilomètres par seconde.
 

    

Malgré ce rapprochement, il est impossible d’entrevoir cette nébuleuse à l’œil nu. Mais si l’on se déplaçait plus rapidement dans sa direction, on verrait d’abord apparaître son anneau qui se présenterait comme une sphère nuageuse.
 

Puis on commencerait à percevoir son centre sombre ainsi que la couleur prédominante de son anneau, qui est d’une teinte légèrement verdâtre. C’est uniquement après un long périple que l’on commencerait à entrevoir en son centre un cœur stellaire, une naine blanche qui, pour un observateur terrestre, brille très faiblement avec une magnitude moyenne de 15.

 

La découverte de M57

 

Le matin du 31 janvier 1779 , 15 ans après la découverte de la première nébuleuse planétaire, M27, Charles Messier, qui observait l'évolution d'une comète, découvre un objet et l'enregistre dans son catalogue sous l'étiquette M57. Messier le décrivit comme... « un petit amas lumineux qui semble constitué de très petites étoiles ».

Charles Messier

astéroïde 7359Messier

Je suis partisan du principe qui stipule, par rapport au défilement linéaire du temps, que la découverte d’un objet céleste est liée à l’expansion de notre conscience, et par conséquent que la découverte d’un premier devient un pré requit nous conduisant à la découverte d’un second, et ainsi de suite. Basé sur ce principe, il est intéressant de noter que M57 fut découverte 2 ans avant Uranus, mais qu’au moment de sa découverte M57 se situait 17° Capricorne tropical quinconce à Uranus 16°41 Gémeaux. De plus, son étoile centrale fut découverte à la même époque que les premiers objets appartenant à la ceinture (ou anneau) dite d’astéroïdes : Cérès, Pallas, Junon et Vesta.
 

 

Antoine Darquier de Pellepoix

Qui a découvert M57? Messier ou Darquier?

par Giangi Caglieris traduit en anglais par Audrey Hampshire.

(Article en anglais)

 

Cette comparaison à une planète peut avoir influencé Sir William Herschel, qui trouvait que les objets de ce type ressemblaient à la planète Uranus, découverte par lui en 1781, et imagina l'appellation « Nébuleuse planétaire ». Herschel décrivit M57 comme une « nébuleuse percée, ou un anneau d'étoiles », étant le premier à faire allusion à sa forme annulaire.
 

C’est en 1800 (alors que s'amorça également la découverte des astéroïdes) que le Comte Friedrich Von Hahn (1742-1805), un astronome allemand, découvrit la petite étoile qui réside au cœur de l’anneau.

En 1864, William Huggins, en examinant le spectre lumineux de nombreux objet céleste du même type que M57, découvrit qu’elles possédaient les mêmes caractéristiques que les gaz fluorescents. Concluant que les anneaux ne sont pas des regroupements d’étoiles, comme le supposait les précédentes théories, mais une structure composée de particules de gaz.
 

William Huggins

astéroïde 2635Huggins

 C’est le 1er septembre 1886 à l’observatoire de Herény que l’étoile centrale fut enregistrée pour la première fois sur une plaque photographique par l’astronome hongrois Jeno Gothard.

 
À cette époque, M57 se situait 18°30 Capricorne tropical, en opposition à Saturne 19°07 Cancer, alors qu’il nous présentait la face inférieure de ses anneaux, et sextile à Éris 17°42 Poissons. Dans l’article sur les anneaux de Saturne, on mentionne à titre d’éléments de réflexions, la ressemblance des anneaux avec un disque microsillon, qui est un médium d’ENREGISTREMENT.
 

Jeno Gothard

astéroïde 1710Gothard

En 1935, l’astronome John Charles Duncan découvrit une constituante supplémentaire à la structure de M57, alors qu’il observa un halo de matière en expansion autour de l’anneau.
 

Il fallut attendre la puissance combinée des télescopes spatiaux Hubble, dans le spectre de lumière visible, et Spitzer, dans l’infrarouge, pour résoudre l’énigme des filaments et des globules de poussière, permettant ainsi de définir la véritable forme de l’anneau.

 
Télescopes spatiaux Hubble et Spitzer

 

L’anneau est en fait un cylindre

Le diamètre apparent de son anneau, soit la partie visible se situant dans le spectre de la lumière visible, se situe au alentour de 1,3 année-lumière, soit 82 200 fois la distance séparant la Terre du Soleil. On évalue sa vitesse d'expansion à environ 20 à 30 kilomètres par seconde. En se basant sur ces données, les scientifiques estiment que la nébuleuse serait âgée de 6 000 à 8 000 ans.

     
Au fil du temps et des observations que l’on peu faire de notre point de vue terrestre, ce qui au départ était perçu comme étant une masse nébuleuse de matière, a évolué pour devenir un anneau, puis un tore de matière lumineux. Mais les observations réalisées à l’aide des télescopes spatiaux nous on permit de découvrir que l'anneau équatorial possède des extensions en forme de lobes qui s’étendent en direction des pôles, identiques à celles que l'on retrouve pour la nébuleuse planétaire NGC 6302.

Nébuleuse planétaire NGC 6302

 

M57 est en fait une nébuleuse planétaire du type bipolaire. Ainsi, puisque nous sommes presque alignés avec son axe principal de symétrie, la perspective que l’on a de M57 nous permet d’entrevoir uniquement la forme circulaire de ce qui nous apparaît être un tore de matière.  Mais en réalité, nous regardons en direction de l’entrée d’un tunnel de gaz éjecté par l’étoile central, et sa structure se rapprocherait plus de celle d’un cylindre en forme de 8 et non de celle d'une coquille sphérique.
 

 

   

Les couleurs de l’anneau
 

Lorsque nous regardons en direction de l’intérieur de ce tunnel de gaz en expansion, nous constatons que la matière constituant la paroi de ce tunnel, ce qui nous apparait être l’anneau, présente un niveau d'ionisation décroissant au fur et à mesure qu’augmente la distance la séparant de l'étoile centrale, et par conséquent que la température émit par la naine blanche décroît.

Ainsi, la région centrale, qui est la plus exposée à l’énorme chaleur émanant du cœur de la naine blanche, soit une température supérieure à 100 000 ° Kelvin, nous apparaît être sombre et noire, puisqu'elle est constituée d’hélium. L’hélium exposé à un tel niveau de température émet uniquement une luminosité dans un spectre de la lumière invisible à notre œil, soit dans l’ultraviolet. Lorsqu’on atteint une partie où la matière commence à émettre une luminosité visible à notre oeil, c’est un rayonnement vert que l’on perçoit, correspondant à la transition vers une région où dominent l'oxygène et l'azote ionisés. Puisque dans une nébuleuse planétaire ces régions sont les plus nombreuses, le vert est la teinte prédominante de ces objets célestes. Et enfin, lorsqu’on atteint la partie externe, c’est un rayonnement rouge que l’on perçoit puisqu’on entre dans une région où prédomine l’hydrogène ionisé.

 

 

Dans son ensemble, la composition chimique de la matière constituant la nébuleuse est la suivante :

pour un atome de fluor (Fl - 9) on trouve
4,25 millions d'atomes d'hydrogène (H - 1);
337 500 d'Helium (He - 2);
2 500 d'Oxygène (O - 8);
1 250 d'Azote (N - 7);
375 Néon (Ne - 10);
225 Soufre (S - 16);
30 Argon (Ar - 18)
et 9 de Chlore (Cl – 17)



 

Un lotus céleste
 

Depuis 1935 on observe autour de l’anneau externe des boucles rougeoyantes constituant un large halo de matière en expansion qui serait les résidus de la matière initialement émise par l’étoile primitive et véhiculée par son "vent stellaire" .

La température élevée que l’on retrouve dans l’atmosphère d’une étoile, ce qu’on appelle la « couronne », permet à certaines particules d’atteindre des vitesses qui les font se libérer de l’attraction de l’étoile. Ces particules de matières expulsées forment un flux de matières ionisées que l’on appelle le « vent stellaire ».

 

 M57 tel que photographié par Spitzer

 

La caméra infrarouge du télescope spatial Spitzer nous a permis d’observer significativement cette matière expulsée de l'étoile dégénérée, puisqu’elle nous permet de voir la lumière issue des molécules d'hydrogène qui rayonnent en infrarouge parce qu'elles ont absorbé le rayonnement ultraviolet émanant de l'étoile ou encore parce qu’elles ont été chauffées par le vent stellaire de l'étoile.
 

Ce qui est remarquable, c’est que la structure du halo qui se manifeste à notre conscience dans l’infrarouge ressemble étonnamment aux délicats pétales d’une fleur, et que l’ensemble de la nébuleuse annulaire M57 ressemble à une fleur de lotus.
 

 

 

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