M51 est appelée la Galaxie du Tourbillon (ou "Whirlpool Galaxy" en anglais.) Elle est située dans la constellation des Chiens de Chasse, tout près de la Grande Ourse.
En France, c’est probablement la galaxie de printemps la plus connue du ciel.
Sa distance est estimée à environ 27 millions d’années-lumière de la Terre, et son diamètre réel mesure 86 000 années-lumière. Elle est composée de 2 galaxies en interaction gravitationnelle. Une spirale vue de face (NGC 5194), et une galaxie compagnon (NGC 5195) classée comme Irrégulière.
1) Historique et découverte de la structure spirale des galaxies
M51 fut découverte par Charles Messier en 1773, mais celui-ci ne mentionnait alors que la galaxie principale. Son compagnon, n’a été observé qu’en 1781 par Pierre Méchain. En 1845, l’irlandais Lord Rosse découvrit la structure spirale de la galaxie principale, grâce à son télescope de 183 cm de diamètre (Le Leviathan de Parsonstown.) Il dessina un croquis devenu célèbre, car c’était la première fois, qu’étaient représentés les bras spiraux d’une galaxie :
Cette découverte d’une structure spirale fut retentissante à l’époque, car c’était une énorme nouveauté. Rappelons qu’au 19ème siècle, la mot "galaxie" n’existait pas. On parla alors de nébuleuses spirales, car leur nature extragalactique était inconnue. (Pour info, la deuxième spirale à avoir été identifiée fut M99, 3 ans plus tard en 1848, toujours par Lord Rosse.)
Depuis cette découverte, M51 est donc la galaxie dont les bras spiraux sont les plus facilement visibles dans un télescope, ce qui explique sa célébrité auprès des astronomes amateurs.
De nos jours, les scientifiques ont pu retracer l’histoire de la collision entre ces deux galaxies, notamment grâce à des simulations numériques. Le compagnon NGC 5195 est en fait situé en arrière plan de la galaxie principale, et s’éloigne actuellement de celle-ci. Le pont de matière qui semble exister entre les deux galaxies est donc une illusion, du à l’effet de perspective.
La dernière rencontre entre les deux galaxies aurait eu lieu, il y a environ 70 millions d’années. Une précédente rencontre avait déjà eu lieu, il y a environ 500 millions d’années. La galaxie compagnon décrit une sorte d’orbite autour de la principale, dont le grand axe mesure environ 50 000 années lumières. Ce mouvement conduira probablement à une nouvelle collision dans 500 millions d’années, et ainsi de suite, jusqu’à une fusion finale entre les deux galaxies, prévue dans 1 à 2 milliards d’années.
Les effets gravitationnels de ces rencontres successives, perturbent la structure spirale de la galaxie principale. Les flambées d’étoiles qui ont lieu à chaque passage, provoquent un éclaircissement général qui renforce la luminosité des bras spiraux, les rendant plus facilement observables, pour le bonheur des amateurs que nous sommes.
Par ailleurs, les déformations gravitationnelles des bras spiraux donnent à la galaxie un aspect asymétrique. Le bras nord, proche du compagnon, apparaît mince et allongé, alors que le bras sud, plus lointain, se déploie comme une structure étendue, perturbée par la marée.
La galaxie principale est également une forte source d’émissions radio (raie 21 cm de l’hydrogène.) La taille de la galaxie en onde radio dépasse les 300 000 années lumières, montrant ainsi la présence d’un immense nuage de gaz froid sans contrepartie optique, situé à l’est de la galaxie. Cette extension de gaz serait un vestige de la collision ayant eu lieu, il y a 500 millions d’années.
Au centre de la petite galaxie NGC 5195, une zone intense de formation d’étoiles est visible. Cette flambée d’étoiles jeunes a sûrement été déclenchée lors de la dernière approche il y a 70 millions d’années.
En raison de ces fortes interactions gravitationnelles, le rythme de création de nouvelles étoiles est sept fois plus rapide dans M51 que dans la Voie Lactée, et les explosions de supernovae sont 10 à 100 fois plus fréquentes que dans notre galaxie ! Les trois dernières supernovae observées dans M51 ont eu lieu en 1994, 2005 et 2011.
En janvier 2005, M51 a été photographiée par le télescope spatial Hubble. L’image est visible ici sur le site du Hubble Heritage
En complément, voici deux liens vers l’excellent site de Robert Gendler, notamment pour visualiser la partie radio de la galaxie :
M51 imagerie LRBG par Robert Gendler (42 heures de pose)
Image composite lumière visible + onde radio (HST+Subaru)
2) Repérage de M51 dans le ciel
| AD : 13h 29m 52s | Déc : +47° 11’ 41" | Magnitude : 8,4 | Taille apparente : 9’x7’ |
La galaxie des Chiens de Chasse est facile a repérer depuis la Grande Ourse. A partir du dernier segment de la queue de la "casserole", il suffit d’imaginer un segment perpendiculaire, de la demi-longueur de celui-ci, pour localiser M51. Un jeu d’enfants au Telrad.
Voir la carte de repérage ci-dessous issue du logiciel C2A :
3) M51 en observation visuelle par Yves Argentin
Avec une déclinaison de +47°, la galaxie M51 passe à moins de 5 degrés du zénith, les soirs de printemps en France. C’était le cas le 18 avril 2018 vers minuit. Cette galaxie culminait au plus haut du ciel, et était idéalement placée pour l’observation :
Commentaires de l’auteur :
A seulement 130x de grossissement, les bras spiraux sont évidents et magnifiques. Une étoile d’avant plan est visible sur le fond de la galaxie au sud-ouest du noyau principal. Deux superbes bras spiraux se détachent parfaitement. On perçoit très bien les zones sombres entre les bras. Le compagnon (NGC 5195) apparait plus sombre sur sa partie est. Il est comme tronqué en demi cercle. Il possède un noyau brillant et rectiligne sur un axe nord-sud. "
Yves
4) M51 en imagerie numérique
Voici un historique des toutes les images de M51 réalisées par les adhérents du club :
28 mars 2020 par Pierre-Luc Regaud
Commentaires de l’auteur :
J’ai visé le grand classique M51 qui ressort un peu mieux avec le newton qu’avec la lunette de 80.
Télescope Skywatcher 150/750 + Canon 6D.
Pierre-Luc
Imagerie numérique lors de la soirée club du 13 avril 2019
Ce soir là, nous nous étions réunis à l’observatoire de Biscarmiau, pour une soirée de formation à l’imagerie numérique. Nous avions jeté notre dévolu sur la célèbre galaxie du Tourbillon :
Commentaires de l’auteur :
M51 par l’équipe Dinastro, le 13 avril 2019, lors d’une soirée d’initiation à l’imagerie numérique.
T305 + QHY8L avec filtre CLS. 10 x 50s de pose.
Acquisition : Yves Argentin
Autres adhérents présents : Alexandre Cazaux, Pascal Dubarry, Pierre-luc Regaud, Frédéric Gégot
Traitement sous Iris : Gérard Vaudescal
Yves
17 avril 2018 par Léopold Le Roux
Léopold a réalisé cette image de M51 avec son télescope Newton de 200 mm et son APN :
Commentaires de l’auteur :
Télescope 200/1000. L’image de M51 est issue de 16 poses de 180s à 800iso.
Léopold
7 mars 2014 par Gérard Vaudescal
Gérard a imagé M51 avec le T305 du club en 2014 :
Commentaires de l’auteur :
M51 sur T305 + QHY8L le 7 mars 2014 à l’observatoire de Biscarmau
Pose de 26 minutes. Traitement sous Iris.
Gérard
Supernova du 1er juin 2011 par Philippe Deverchère
La dernière supernova visible dans M51 a été découverte le 1er juin 2011. Philippe avait réalisé l’image ci-dessous le 20 juin 2011, avec une lunette Takahashi FSQ-106ED et une caméra SBIG ST8-XME.
Commentaires de l’auteur :
Voici une image réalisée cette nuit depuis le centre de Toulouse où l’on
voit bien la supernova SN2011dh dans Messier 51. Cette image est
l’addition de 40 poses de 2 minutes réalisées en autoguidage (10 poses
avec chacun des filtres RGB et 10 poses de luminance) avec la caméra
ST-8XME au foyer d’une lunette Takahashi FSQ-106ED et sans filtre
anti-pollution. J’ai recadré une partie du champ pour mieux voir la
galaxie. Le seeing était à peu près correct, ce qui est rare à
Toulouse... et on voyait toutes les étoiles de la Grande Ourse à l’œil nu !
J’ai repéré la supernova sur l’image, on ne peut vraiment pas la
manquer ! Une analyse photométrique avec C2A donne une magnitude
d’environ 12.2 et elle est donc plus brillante qu’au début du mois après
sa découverte.
En prenant l’image faite dans le rouge, et en utilisant pour la
résolution astrométrique et photométrique le catalogue USNO-A2.0 (qui
fournit les magnitudes dans le rouge), voici ce que donne C2A :
RA = 13h30m5,13
DE = +47°10’11,07"
MagR = 12,15
Philippe
La supernova est parfaitement visible sur l’image de Philippe. On peut la comparer avec celle en dessous réalisée, par Gérard Vaudescal et la caméra Audine sur le T305 en 2008, où la supernova n’apparaît pas :
21 mai 2008 par Gérard Vaudescal
Notre plus ancienne image de M51 avec la caméra Audine sur le T305 du club en 2008 :
