M82 (galaxie)

M82 (NGC 3034, aussi connu sous le nom de galaxie du Cigare) est une galaxie spirale située dans la constellation de la Grande Ourse. Sa vitesse par rapport au fond diffus cosmologique est de 348 ± 6 km/s, ce qui correspond à une distance de Hubble de 5,13 ± 0,37 Mpc (∼16,7 millions d'a.l.)[1].

Données d’observation (Époque J2000.0)
M82
La galaxie spirale M82.
Constellation	Grande Ourse
Ascension droite (α)	09^h 55^m 52,7^s[1]
Déclinaison (δ)	69° 40′ 46″ [1]
Magnitude apparente (V)	8,4 [2] 9,3 dans la bande B[2]
Brillance de surface	12,61 mag/am²[2]
Dimensions apparentes (V)	11,2′ × 4,3′[2]
Décalage vers le rouge	0,000897 ± 0,000007[1]
Angle de position	65°[2]
Localisation dans la constellation : Grande Ourse
Astrométrie
Vitesse radiale	269 ± 2 km/s [1]
Distance	3,907 ± 0,668 Mpc (∼12,7 millions d'a.l.)[3]
Caractéristiques physiques
Type d'objet	Galaxie spirale
Type de galaxie	I0[1] Sd[2] Scd? pec[4]
Dimensions	environ 14,50 kpc (∼47 300 a.l.)[1]
Découverte
Découvreur(s)	Johann Elert Bode[4]
Date	31 décembre 1774[4]
Désignation(s)	NGC 3034 PGC 28655 UGC 5322 MCG 12-10-11 IRAS 09517+6954 KCPG 218B CGCG 333-8 PRC D-13 ARP 337 3C 231[2]
Liste des galaxies spirales

M82 galaxie du Cigare par Makrem Larnaout

M82 (NGC 3034) a été utilisée par Gérard de Vaucouleurs comme une galaxie de type morphologique I0 sp dans son atlas des galaxies[5] - [6].

M82 présente une large raie HI et des régions d'hydrogène ionisé[1]. M82 est aussi une galaxie à sursaut d'étoiles[7].

À ce jour, plus d'une vingtaine de mesures non basées sur le décalage vers le rouge (redshift) donnent une distance de 3,835 ± 0,730 Mpc (∼12,5 millions d'a.l.)[3]. Puisque M82 est trop rapprochée de la Voie lactée, on ne peut employer la valeur du décalage vers le rouge pour déterminer sa distance.

Interaction avec M81

M82 est environ 5 fois plus lumineuse que la Voie lactée et son centre est des centaines de fois plus lumineux que celui de notre galaxie[8]. On pense que l'intense formation d'étoiles provient de l'interaction gravitationnelle avec sa voisine M81. Comme c'est la galaxie à sursaut de formation d'étoiles la plus rapprochée[8] de la Terre, elle constitue une cible favorite pour l'étude de ce genre de galaxie. La supernova de type 1a SN 2014J a été découverte le 21 janvier 2014 dans M82[9]. En 2014, les astronomes ont découvert la source X ultralumineuse (ULX) M82 X-2. Il s'agit du pulsar le plus brillant connu à ce jour[10] - [11].

Découverte de M82

Cette galaxie a été découverte par l'astronome allemand Johann Elert Bode en 1774 qui a aussi découvert la même nuit M81 (NGC 3031). On donne d'ailleurs le nom de nébuleuses de Bode à ces deux galaxies. M82 a été redécouverte indépendamment par l'astronome français Pierre Méchain en août 1780 qui le signala à son ami Charles Messier. Messier a observé M82 le 9 février 1781. D'autres astronomes ont aussi observé et enregistré M82, Johann Gottfried Koehler en 1779 et William Herschel en 1802[4].

Caractéristiques

On pensait que M82 était une galaxie irrégulière, mais en 2005 on a découvert deux bras spiraux symétriques sur des images prises dans le domaine de l'infrarouge proche (PIR). Les bras ont été découverts en enlevant numériquement le disque asymétrique de l'image infrarouge. Et même sans cette soustraction, on voyait les bras dans l'image PIR, car ils étaient plus bleus que le disque. Auparavant, les bras étaient passés inaperçus en raison de la luminosité élevée de la surface du disque, de sa position presque par la tranche (~80°)[8] et de l'obscurcissement produit par le réseau complexe de filaments poussiéreux des images réalisées dans le visible[12].

La région à sursaut de formation d'étoiles

En 2005, on a découvert à l'aide du télescope spatial Hubble 197 jeunes amas d'étoiles massives près du cœur de M82. La masse moyenne de ces amas avoisine les 200 000 masses solaires. Le cœur de M82 constitue donc un environnement très dense de très haute énergie[8]. Au centre de M82, les étoiles se forment à un rythme 10 fois supérieur à celui de toute la Voie lactée[13].

Dans le cœur de M82, le diamètre de la région active de formation d'étoiles est d'environ 500 pc. Quatre amas très brillants (désignés par les lettres A, C, D et E) ont été détectés dans cette région en lumière visible. Ces amas correspondent à des sources connues de rayon X, d'infrarouge et d'onde radio. En conséquence, on considère que ce sont depuis notre ligne de visée les amas les moins obscurcis par la poussière. L'impressionnant jet de matière bipolaire de M82 semble concentré sur les amas A et C et il serait entretenu par l'énergie libérée par des supernovas qui se produiraient dans ces amas environ une fois par décennie[8].

Les observations réalisées par l'observatoire de rayons X Chandra montrent une région d'émission variable de rayon X située à environ 600 années-lumière du centre de M82. Cette source a été désignée M82 X-1[14]. Les astronomes ont émis l'hypothèse que ces émissions proviennent du premier trou noir connu de masse intermédiaire. Sa masse serait comprise entre 200 et 5 000 masses solaires[15]. Comme plusieurs galaxies, M82 renferme un trou noir supermassif en son centre. À partir du mouvement des étoiles, on a estimé la masse de celui-ci à 3 × 10⁷ masses solaires[16].

Les sources ultralumineuses M82 X-2 (rouge) et M82 X-1 (bleue) (NuSTAR et Chandra).

Un objet inconnu

En avril 2010, des radioastronomes de l'Observatoire de Jodrell Bank de l'université de Manchester du Royaume-Uni ont rapporté un objet dans M82 qui a commencé à émettre des ondes radio et dont les émissions ne ressemblent à rien de connu dans tout l'univers[17].

Plusieurs hypothèses ont été formulées au sujet de la nature de l'objet, mais à ce jour aucune n'explique complètement les données observées[18]. On a suggéré qu'il pourrait s'agir d'un microquasar très instable doté d'une très grande luminosité en onde radio, mais une faible luminosité en rayon X. Il pourrait être semblable au microquasar SS 433 de notre galaxie[17]. Cependant, tous les microquasars connus produisent une grande quantité de rayons X, ce qui n'est pas le cas de cet objet, dont l'intensité X est sous le seuil de détection[18]. Cet objet est à plusieurs secondes d'arc du centre de M82, position qui rend peu probable qu'il soit associé au trou noir supermassif. Sa vitesse supraluminique apparente est quatre fois supérieure à la vitesse de la lumière par rapport au centre de la galaxie[19] - [20]. Malgré toutes les données acquises sur cet objet, sa vraie nature demeure mystérieuse[19].

Sursaut de formation d'étoiles

Sursaut de formation d'étoiles dans le cœur de M82. Cette image dans le domaine des rayons X provient de l'Observatoire Chandra.

M82 subit l'influence de sa voisine plus grosse, la galaxie M81. La force de marée produite par la gravité a déformé M82, un processus qui a débuté il y a environ 100 millions d'années. Cette interaction a produit une augmentation du taux de formation des étoiles d'un facteur 10 par rapport à celui d'une galaxie « normale »[8].

M82 a subi au moins une rencontre rapprochée avec M81, rencontre qui a canalisé une grande quantité de gaz au centre de la galaxie au cours des 200 derniers millions d'années. On pense que la dernière rencontre remonte de 200 à 500 millions d'années et qu'elle a produit un sursaut de formation d'étoiles dont l'âge correspond à celle de certains amas. Ce sursaut a duré pendant au moins 50 millions d'années avec un taux de formation d'environ 10 masses solaires par années. Deux autres sursauts de formation d'étoiles, le dernier il y a de 4 à 6 millions d'années aurait donné naissance aux amas du cœur de la galaxie[8].

Les étoiles du disque de M82 semblent s'être formées il y a 500 millions d'années, laissant dans le disque des centaines d'amas aux propriétés semblables à celles des amas globulaires de la Voie lactée, mais plus jeunes, et dont l'activité a cessé en dehors du cœur de la galaxie il y a 100 millions d'années. Dans le halo de M82, le taux de formation d'étoiles est à un niveau très faible depuis 1 milliard d'années. Pour expliquer ces caractéristiques de M82, on a suggéré qu'elle était auparavant une galaxie à faible brillance de surface où la formation d'étoiles provient des interactions avec la galaxie géante voisine[21].

Supernovas

Quatre supernovas ont été découvertes dans M82 : SN 1986D, SN 2004am, SN 2008iz et SN 2014J[22].

SN 1986D

Cette supernova a été découverte le 21 mars 1986 par M. J. Lebofsky, G. H. Rieke, et W. F. Kailey de l'observatoire Steward de l'université de l'Arizona[23]. Le type de cette supernova n'a pas été déterminé[24].

SN 2004am

Cette supernova a été découverte le 21 novembre 2004 par D. Singer, H. Pugh, et W. Li dans le cadre du programme LOSS (Lick Observatory Supernova Search) de l'observatoire Lick[25]. Cette supernova était de type II[26].

SN 2008iz

Cette supernova a été découverte le 24 mars 2008 dans les données captées par le Very Large Array, un réseau de radiotélescopes du NRAO par A. Brunthaler, K. M. Menten, et C. Henkel de l'institut Max-Planck de radioastronomie, par M. J. Reid du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, par G. C. Bower de l'université de Californie à Berkeley et par H. Falcke de l'université Radboud de Nimègue[27]. Cette supernova était de type II[28].

SN 2014J

La supernova thermonucléaire (type Ia) SN 2014J a été découverte le 21 janvier 2014 à 19 h 20 TU par Steve J. Fossey avec quatre de ses étudiants à l'observatoire de l'University College de Londres.

En bas : emplacement de la supernova SN 2014J.
En haut : la même galaxie, mais sans la supernova.

Groupe de M81

M82 fait partie du groupe de M81[29] - [30]. Ce groupe compte près d'une quarantaine de galaxies connues dont les plus importantes sont M81 (NGC 3031), NGC 2366, NGC 2403, NGC 2976, NGC 3077, NGC 4236 et IC 2574. Les distances de ces galaxies ne peuvent être calculées en utilisant le décalage vers le rouge, car elles sont trop rapprochées de la Voie lactée.

Galerie

Vue combinées des deux galaxies M81 (en bas) et M82 (à droite).
Vue générale de la zone, abritant également NGC 3077.
Autre photographie captée par un astronome amateur.
Acquisition en pose courte.
M82 par le relevé SDSS.
Cette image composite a été réalisée en utilisant des photos dans le visible prise par le télescope spatial Hubble, des données infrarouges captées par le télescope spatial Spitzer et des données en rayons X captées par le télescope spatial Chandra. Les émissions rayons X proviennent des électrons se déplaçant à haute vitesse et elles sont en bleu sur l'image.
Image composite de M82 obtenue en réunissant trois bandes de l'infrarouge, l'infrarouge lointain en rouge et l'infrarouge proche en vert et bleu. Les données proviennent du télescope spatial Spitzer.
Autre image composite de M82 provenant du télescope spatial Chandra. Les émissions rayons X de basse énergie sont représentées en rouge et celles de plus haute énergie en vert et en bleu.