Nébuleuse de l'Haltère

La nébuleuse de l'Haltère (M27 ou NGC 6853) est une nébuleuse planétaire située dans la constellation du Petit Renard à environ -lumière du système solaire. M27 a été découverte par l'astronome français Charles Messier en 1764.

Historique des observations 
La nébuleuse de l'Haltère est la première nébuleuse planétaire observée dans l'histoire de l'astronomie. Dans la nuit du 12 juillet 1764, Messier découvrit cet objet qu'il décrivit comme une nébuleuse ovale sans étoile.

Johann Elert Bode et Johann Gottfried Koehler ont par la suite aussi observé M27. Dans les nuits du  et du , ce fut au tour de Caroline Herschel de découvrir indépendamment la nébuleuse. Le  son frère, William Herschel, écrivit : ma sœur a découvert cette nébuleuse en cherchant une comète; en comparant son emplacement avec les nébuleuses de Messier, nous avons déterminé qu'il s'agissait de sa  entrée. Il ajouta que la nébuleuse est située parmi des étoiles de faible intensité et qu'aucune étoile n'est visible dans la nébuleuse. Le , il émit l'hypothèse que la nébuleuse provenait d'une double couche d'étoile de très grande étendue et il effectua un dessin montrant une double strate.

John Herschel observa M27 à de nombreuses reprises entre les années  et . Le nom « nébuleuse de l'Haltère » vient de l'une de ses descriptions : une nébuleuse en forme d'haltère, dont le contour elliptique est complété par une faible lumière lumineuse. Il a inscrit la nébuleuse dans son catalogue sous l'entrée GC 4532.

 

En , William Henry Smyth décrivit M27 comme une nébuleuse à deux têtes ou haltère, sur la poitrine du Renard, près de 14 Vulpeculae se trouvant à environ 7 degrés au sud-est de Beta Cygni et à peu près à mi-chemin entre celle-ci et le Dauphin. Avec son télescope, il observa trois étoiles dans le champ de vision de la nébuleuse. William Huggins a été le premier à réaliser un spectre de M27 à l'aide d'un prisme. Ce spectre contenait trois lignes, dont celle de l'azote. Il a découvert que M27 ne pouvait pas être considéré comme un amas d'étoiles, mais comme une énorme masse de gaz et de vapeur. Un spectre plus détaillé a été réalisé par l'astronome américain Francis Pease en . Une exposition de 32½ heures a produit un spectre montrant quatre lignes à ,  (les raies de l'oxygène doublement ionisé) et deux raies de l'hydrogène (Hβ et Hγ). La classification sans équivoque comme nébuleuse planétaire ainsi qu'une théorie de la structure de l'enveloppe gazeuse qui explique son apparition ont finalement été réalisées dans les années 1910 par Heber Doust Curtis.

John Dreyer a inscrit M27 dans son catalogue comme NGC 6853 en la décrivant comme une nébuleuse très magnifique, très brillante et très vaste, avec un double noyau et de forme irrégulière (haltère).

Une photographie de la nébuleuse a été réalisée par Heber Doust Curtis et a été publiée en 1918 dans le livre « The Planetary Nebulae ».

Observation 
Sa magnitude de 7,4 empêche son observation à l'œil nu, mais avec des jumelles  et de bonnes conditions météo, on peut espérer voir M27. À partir d'un télescope de 150 ou , on obtient plus facilement le brillant « trognon ». Il est encore trop tôt pour espérer voir l'étoile centrale (qui ne se dévoilera qu'en photographie à ce niveau). Avec un , muni d'un filtre interférentiel de type OIII (recommandé pour l'observation de nébuleuses planétaire et diffuses), le trognon apparaît nettement et l'étoile centrale peut être envisagée, mais seulement sous un très bon ciel, sans pollution parasite, sans turbulence (l'appareil doit être à température) : l'utilisation de la vision décalée permet de mieux voir cette naine blanche. Toutefois, sous un ciel de très haute qualité (dans le Quercy, en haute montagne, en Drôme provençale) plusieurs astronomes amateurs ont observé cette étoile centrale dans des télescopes de .

Elle est observable entre mai et septembre environ. Elle se situe dans la constellation du Petit Renard, soit en plein Triangle d'été. Si votre télescope n'est pas équipé d'un ordinateur de recherche, vous pouvez suivre les étapes suivantes pour trouver M27 :
 Dans ce Triangle d'été, repérer la constellation de la Flèche (Sagitta, Sge).
 Avec le viseur du télescope, pointer exactement sur l'étoile la plus brillante (de couleur rouge) de la constellation, il s'agit de Gamma Sagittae .
 Placer l'œil sur l'oculaire et monter lentement en déclinaison d'environ 3,2 degrés. Pendant cette remontée, une tache floue devrait se détacher du reste des étoiles environnantes : c'est l'Haltère. En observant plus longuement, on distingue cette forme qui la caractérise. 

La nébuleuse M27 est située à environ 7,3 degrés au sud-est d'Alpha Vulpeculae et à 3,2 degrés au nord de Gamma Sagittae.

Caractéristiques

Distance et vitesse 
Cinq distances sont indiquées sur la base de données astronomique Simbad, mais les deux plus récentes qui sont basées sur les mesures de la parallaxe par le satellite Gaia lui confèrent une distance passablement plus grande que les estimations passées. Ces deux distances sont respectivement égales à  et , d'où la valeur de  inscrite dans l'encadré à droite (en haut de page).

Une seule valeur de la vitesse est indiquée sur la base de données astronomique Simbad : . Celle-ci provient du General Catalogue of Stellar Radial Velocities publié en .

Forme et structure 
M27 est de forme ellipsoïde oblongue ou prolate. Comme bien d'autres nébuleuses planétaires, M27 renferment des nœuds. Sa partie centrale présente un motif de cuspides sombres et brillants associés à des queues sombres. Comme pour NGC 2392 et NGC 7293 (la nébuleuse de l'Hélice), les sommets des nœuds brillants sont des fronts de photo-ionisation. 

Des observations réalisées par le Très Grand Télescope, le télescope Subaru et le télescope spatial Hubble ont montré que la nébuleuse est limitée par le rayonnement dans son étendue la plus courte (direction nord-est/sud-ouest) et par la matière le long de son axe principal (direction sud-est/nord-ouest).

Les radiotélescopes et les télescopes spatiaux ont permis de compléter grandement nos connaissances au sujet de la structure de la nébuleuse de l'Haltère :

 Dans le domaine des ondes radio, les données captées par le réseau Very Large Array ont montré une correspondance entre les émissions Hα de l'enveloppe intérieure et l'émission radio. Aucune onde radio n'a été détectée dans l'enveloppe extérieure.

 Dans le domaine des micro-ondes, M27 a été scrutée par le télescope spatial Plank. On a déduit que la nébuleuse contenait une densité de  ions par centimètre cube, que sa masse était d'environ  et que sa température variait de  à . Des analyses spectroscopiques ont révélé des températures similaires ainsi que la répartition de divers éléments autre de l'hydrogène et l'hélium dont l'azote, l'oxygène, le néon et le soufre avec des teneurs inférieures à 0,1%.

 La distribution du dihydrogène a pu être déterminée par des études réalisées à l'aide du télescope infrarouge UKIRT, du télescope Subaru, du télescope spatial Spitzer et du télescope spatial Herschel. La masse du dihydrogène a été estimée à . D'autres molécules (CO, HCO3-, CS, CN, HCN, HNC) ont été détectées dans le domaine des ondes millimétriques. Ces molécules se dilatent à un rythme similaire à celui de la coquille ionisée et leur masse totale est d'environ . La masse totale de la coquille ionisée serait de .

 On a cherché en vain des sources de rayon X dans la nébuleuse avec les observatoires spatiaux ROSAT et Chandra.

Taille et âge 
La taille apparente de la nébuleuse est de 6,7minutes d'arc, mais des observations réalisées en 1974 avec le télescope Mayall de l'Observatoire de Kitt Peak ont montré qu'elle est entourée d'un faible halo atteignant 15′. À une distance de , un calcul rapide montre que son envergure réelle est alors comprise entre  et  si l'on tient compte du halo.  

En évaluant la vitesse d'expansion et la taille actuelle d'une nébuleuse planétaire, on peut déterminer son âge approximatif. Dans un article publié en  Bohuski, Smith et Weedman ont évalué cette vitesse à  ce qui signifie que l'âge cinématique de M27 est de . Moreno-Corral et ses collègues () ont déterminé un taux d'expansion de 2,3" par siècle, ce qui correspond à un âge de . En tenant compte de ces résultats, O'Dell et ses collègues suggèrent un âge de .

L'étoile centrale

Un peu d'histoire 
Puisque les premières observations étaient incapables d'identifier une étoile au centre des nébuleuses planétaires, on s'est peu intéressé à la chose. Heber Curtis est le premier à trouver une étoile au centre de M27 dont il a évalué la magnitude photographique à 12. En 1931,  évalua la température de l'étoile à  en utilisant une luminosité de 13,4. Il remarqua que son rayon n'était qu'une fraction de celle du Soleil avec une masse similaire, résultat comparable à la densité d'une naine blanche. Donald Menzel avait déjà affirmé que les étoiles chaudes et peu brillantes au centre des nébuleuses planétaires pouvaient appartenir à la même classe que les naines blanches. Boris Vorontsov-Veliaminov a conclu peu de temps après, sur la base d'études plus approfondies, que les noyaux des nébuleuses planétaires sont des naines ultra-blanches.

Les études modernes 
Dans les années , des observations ont montré que l'étoile centrale, une naine blanche, faisait partie d'un système binaire. Le satellite Gaia a plus tard confirmé la présence du système binaire. Une troisième étoile a récemment () été découverte, on est donc en présence d'un système stellaire triple.  La masse de l'une des étoiles compagnes est , elle est de type spectral K et orbite à  de la naine blanche. La masse de la deuxième étoile compagne est de  , elle est de type spectral M et  la sépare de la naine blanche.

Les observations effectuées avec les télescopes spatiaux à rayon X ROSAT et Chandra ont permis de déterminer une température de  pour l'étoile centrale. De plus, on a aussi découvert que le spectre de la nébuleuse pourrait être expliqué par la présence d'une étoile compagne rapprochée d'où partirait un flux de matière vers la naine blanche.

Selon une étude visant à déterminer la fraction des nébuleuses planétaires contenant un système binaire d'étoiles, la magnitude visuelle de la naine blanche de M27 serait de . Selon une étude exhaustive de plusieurs naines blanches publiée en  par Ralf Napiwotzki, la masse de la naine blanche serait de . À l'aide du télescope spatial Hubble, on a déterminé que son rayon est égal à 5,5% de celui du Soleil.

Galerie

Notes et références

Notes

Références

Voir aussi

Articles connexes 
 Liste des objets du New General Catalogue (NGC)

Liens externes 
 
 
 

 NGC 6853 sur le site du professeur C. Seligman
 Messier 27 sur le site de la SEDS
  (traduction/adaptation française).
  (traduction/adaptation française).
  (traduction/adaptation française).

M027
6853, Nébuleuse de l'Haltère
Objet du New General Catalogue
Objet du Bonner Durchmusterung
NGC 6853
Constellation du Petit Renard
Bras d'Orion
Objet céleste découvert en 1764
Objet céleste découvert par Charles Messier
Objet céleste découvert en 1782
Objet céleste découvert par Caroline Herschel