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NGC 1068 - M77 - SN2018ivc

M77, la mère de toutes les Seyfert

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Introduction

Dotée d'un noyau actif caché aux longueurs d'onde visibles par un nuage de poussière interstellaire, M77 est une galaxie de Seyfert de type 2, mais ce n’est pas n’importe laquelle d’entre elles, : ce fut la première des Seyfert à être authentifiée en tant que telle.


Par ailleurs, nous allons voir qu'une supernova y avait explosé 1 mois avant que je ne prenne cette photo, et qu'elle était encore visible début janvier 2019.

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Description

NGC 1068 (= Messier 77 ou M77 = PGC 10266 = 2MASX J02424077-0000478 = MCG+00-07-083 = IRAS 02401-0013 =  UGC 2188 =  IRAS F02401-0013 = AAVSO 0237-00… ouF ! ) est une galaxie spirale  située dans la constellation de la Baleine, à environ 34,5 millions d'années-lumière de la Voie lactée, il s'agit de l'une des galaxies les plus lointaines du catalogue de Messier.


Elle a été découverte par Pierre Méchain en 1780 qui la définit alors comme une nébuleuse. Méchain communiqua sa découverte à Charles Messier qui l'ajouta dans son catalogue. Messier puis William Herschel décrivirent tous les deux cette galaxie comme étant un amas d'étoiles.


Avec les galaxies NGC 1055, NGC 1073, UGC 2275, UGC 2302 et UGCA 44, elle forme le « groupe de M77 ».


John Dreyer l'a décrite en 1908 comme "très brillante, très grande, irrégulièrement arrondie, soudainement plus brillante au milieu. Noyau partiellement résolu (quelques étoiles vues) ».


M77 a été utilisé par Gérard de Vaucouleurs comme galaxie type morphologique (R)SA(rs)b dans son atlas des galaxies. La notation (R) correspond à Ring, la galaxie étant entourée d'un anneau extérieur. Simbad la classe SAb C.

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Un peu de science

M77 est dotée d'un noyau actif qui est caché aux longueurs d'onde visibles par un nuage de poussière interstellaire ; c'est une galaxie de Seyfert de type 2. Ce fut d'ailleurs la première des Seyfert à être authentifiée.


Pour mémoire, les galaxies de Seyfert sont des galaxies spirales caractérisées par un noyau extrêmement brillant et compact. D'une brillance de surface très élevée, leur noyau représente l'une des plus grandes sources de rayonnement électromagnétique connues de l'univers, très vraisemblablement liée au trou noir supermassif en leur centre. 


Elles représenteraient plus de 5 % de l'ensemble des galaxies de l'univers observable et forment l'un des deux groupes importants des galaxies actives, l'autre groupe étant représenté par les quasars.  Elles doivent leur nom à Carl Seyfert, qui les a étudié au cours des années 1940.


Les galaxies de Seyfert ont été observées pour la première fois en 1908 à l'observatoire Lick par Edward A. Fath et Vesto Slipher (lien vers l'article assez intéressant concernant l’histoire de l’astronomie, et notamment la découverte de ces « univers-îles » qui allaient devenir nos galaxies, Lick Obs. Bull., 5, 71, 1908). Ces derniers voulaient observer le spectre lumineux d'objets astronomiques qu'ils croyaient être des « nébuleuses spirales » . Lors de leurs observations, ils ont remarqué que NGC 1068 émettait (cinq puis) six raies d'émission brillantes, ce qui était inhabituel car la plupart des objets astronomiques observés auparavant présentaient un spectre d'absorption, semblable aux étoiles.


En 1926, Edwin Hubble observa les raies d'émission de M77 et de deux autres « nébuleuses » semblables et les classa dans la catégorie des objets extragalactiques. Puis, à partir de 1943, Carl Seyfert découvrit d'autres galaxies similaires à NGC 1068, et nota que ces galaxies avaient un noyau galactique très brillant et que celui-ci produisait de larges raies d'émission.


Les recherches se poursuivirent au cours des années 1960-1970 et, en mesurant la taille de son noyau, il fut mis en évidence que les raies d'émission de NGC 1068 étaient produites dans une région d'environ mille années-lumière, ce qui est très petit comparativement au diamètre de la galaxie entière. À l'époque, il fut difficile de donner des estimations de distances et d'âges des galaxies de Seyfert, car la brillance de leur noyau varie sur une échelle de temps de quelques mois (et parfois même de quelques jours seulement).


Le diamètre du disque moléculaire et le plasma chaud associé aux matières cachant le noyau furent mesurés pour la première fois en ondes radio par le VLBA et le VLA. La poussière chaude autour du noyau fut mesurée en infrarouge moyen par le VLT.

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A l'été 2014, le "chasseur d'exoplanètes" SPHERE est installé sur le VLT. Cet instrument pourvu d'une optique adaptative extrême couplée au mode d'observation polarimétrique a permis d’obtenir des observations du noyau actif de la galaxie NGC 1068 avec une qualité d'image inégalée. La résolution spatiale obtenue, de 2,5 pc (soit près de 20 fois meilleure que celle offerte sans système correcteur), a ainsi permis de mettre en évidence deux structures particulières au coeur du noyau actif : un double cône en forme de sablier et une structure centrale allongée perpendiculaire à l'axe du double cône. La première révèle ainsi clairement la région moins dense au sein de laquelle les nuages de gaz sont ionisés par le rayonnement intense issu du trou noir central supermassif. La seconde structure, allongée sur environ 55 pc et d'une épaisseur d'environ 20 pc, serait révélée par la diffusion de la lumière provenant de la source centrale sur la poussière de ce tore. Elle serait ainsi la première observation directe du tore de poussières postulé par le modèle unifié des noyaux actifs de galaxies.


Enfin, il est possible qu’une intense formation d’étoiles participe au rayonnement couplé aux sources actives au sein de volumes relativement faibles (3-20 pc) dans la plupart des galaxies Seyfert 2, comme le montre ce petit powerpoint assez facile à lire sur la formation d'étoiles dans les 30 parsecs centraux de NGC 1068 (présenté en 2004).


Il y a énormément de publications sur M77, mais je pense que l’essentiel se trouve là : cette galaxie fut en grande partie responsable des profonds changements survenus au début du XXème siècle dans la vision de l’univers chez les astronomes. En effet, alors considéré comme tout entier contenu dans la Voie lactée, l’univers s’élargit en 1755 aux univers-iles suggérés par Kant. C’est à l’astronome américain Vesto Slipher, qui mesura les vitesses radiales des « nébuleuses spirales » et notamment celle de NGC 1068, qu’il revient d’avoir montré que ces objets étaient indépendants des autres objets célestes qui, eux, formaient notre galaxie. Ces travaux, très vite acceptés par les astronomes, furent utilisés par les premiers cosmologistes théoriciens, en particulier Willem De Sitter et Georges Lemaitre.


Il est intéressant de remarquer que malgré ces observations, la polémique sur les « nébuleuses spirales » resta entière encore quelques années (à la suite des hypothèse émises dès le XVIIIe siècle par Emmanuel Kant (1724-1804), qui avait suggéré que ces "nébuleuse" pourraient être des ensembles d’étoiles, identiques  à notre propre Voie lactée - et qu’après lui on appellera les fameux « univers-îles » - et par Pierre-Simon de Laplace (1749-1827) qui, lui, considéraient qu’elles pouvaient constituer des systèmes solaires en formation).


Enfin, par un coup de chance assez étonnant, il s'avère que les photos mettent en évidence la supernova SN2018ivc, que je n'avais pas du tout remarquée, mais que Jean-Pierre Brahic me notifia !


De type II, elle avait explosé le 23 ou le 24 novembre précédent. Il s'agissait de la première supernova enregistrée dans M77. Les débris de son explosion se dilatèrent à la vitesse de 13 500 kilomètres par seconde (51.5 millions de km/h), soit un peu plus d'un diamètre terrestre par seconde...

Sources :

Extragalactic nebulae. Edwin P. Hubble. The Astrophysical Journal vol. 64,‎ 1926, p. 321–369


Nuclear Emission in Spiral Nebulae. C. K. Seyfert. The Astrophysical Journal, vol. 97,‎ 1943, p. 28–40


Pour la supernova SN2018ivc : Rochester Astronomy 

Date  de création : 

Date  de modification :

24 01 2019

11 12 2020

Jean-Brice Gayet

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