Ce semis d’étoiles saupoudrant les volutes de nébuleuses obscures évoque un champ stellaire de la Voie lactée, notre galaxie. Mais non, l’image qui ouvre ce post est en réalité un panorama extragalactique. Ces étoiles appartiennent à la galaxie d’Andromède, notre voisine céleste. Jamais la spirale géante d’Andromède, une sœur jumelle de la Voie lactée, n’avait été contemplée d’aussi près… C’est l’astronome amateur américain Robert Gendler qui a produit cette image exceptionnelle, en traitant des photographies prises par le télescope spatial Hubble et le télescope géant japonais Subaru. Cliquez sur l’image pour la voir dans sa pleine résolution…
La galaxie d’Andromède est une spirale géante comptant plusieurs centaines de milliards d’étoiles et mesurant plus de cent mille années-lumière de diamètre. Visible à l’œil nu en cette fin d’été, comme une très pâle tache grise, entre les constellations d’Andromède et de Cassiopée, M 31, comme l’appellent les astronomes, se situe à 2,5 millions d’années-lumière, soit, peu ou prou, 25 milliards de milliards de kilomètres…

La galaxie d’Andromède, vue par le télescope de 8,3 m de diamètre Subaru, installé à l’observatoire du Mauna Kea, à Hawaii. L’image a été prise avec une nouvelle caméra de 870 millions de pixels, offrant un champ exceptionnellement grand pour un télescope de cette puissance. Photo R.Gendler/NAOJ.
Pour les astronomes amateurs qui lisent cet article, l’image proposée par Robert Gendler (ci-dessus) peut a priori sembler surprenante, voire décevante : la galaxie d’Andromède est vue dans son ensemble, avec ses deux petites galaxies satellites, M 32 et NGC 205. L’image ressemble à une très bonne photographie prise par un astronome amateur ! Convoquer un télescope de 8,3 m de diamètre et le télescope spatial Hubble pour cela, est-ce bien raisonnable ? Quand on compare une même région de la galaxie prise par le télescope Subaru et Hubble et par le télescope d’amateur de Robert Gendler, (images ci-dessous), l’impression se renforce : on ne perçoit quasiment aucune différence entre les deux images !
Mais les apparences sont trompeuses… En réalité, si les deux images se ressemblent, c’est que leur champ est identique. Le télescope Subaru est désormais équipé de la caméra Hyper Suprime Cam, longue de trois mètres, pesant trois tonnes et qui compte… 870 millions de pixels ! Cette caméra révolutionnaire offre le même champ de vision qu’un instrument d’amateur : un exploit technique des ingénieurs et astronomes japonais, qui va leur permettre de réaliser des images de l’Univers totalement inédites.

Gros plan sur un bras spiral de la galaxie d’Andromède. A gauche, une image composite, réalisée à partir de données enregistrées avec le télescope Subaru, équipé d’un miroir de 8,3 m de diamètre et Hubble. A droite, le même champ, vu par Robert Gendler avec son télescope d’amateur de 500 mm de diamètre. A cette échelle, les deux images semblent presque identiques… Photo R.Gendler/NAOJ.
Pour comprendre l’intérêt de cette prise de vue exceptionnelle, il faut zoomer dans les images ci-dessous… Et là, on réalise soudain pourquoi, depuis l’invention de la lunette astronomique par Galilée voici quatre siècles, chaque génération d’astronomes rêve d’un instrument plus puissant que celui qu’utilisaient leurs aînés. L’image prise par Robert Gendler avec son instrument d’amateur, équipé d’un miroir de 500 mm de diamètre, après 90 heures de pose, montre le disque spiral de M 31 comme un voile diffus, piqueté d’étoiles, lesquelles appartiennent en fait à notre propre galaxie et sont visibles en avant-plan. L’image prise par le télescope de 8,3 m Subaru et Hubble résout complètement le disque de M 31 en des centaines de milliers d’étoiles, qui semblent littéralement collées les unes contre les autres… Il n’en est rien, bien sûr ; comme les étoiles de la Voie lactée, celle de la galaxie d’Andromède sont séparées les unes des autres par plusieurs années-lumière. Ainsi, les astronomes sont désormais capables d’étudier les populations d’étoiles de la galaxie d’Andromède. Au moins les plus brillantes d’entre elles, car, malgré l’extraordinaire précision de cette image, elle ne montre que la partie émergée de l’iceberg galactique, si l’on peut dire, c’est à dire les étoiles les plus lumineuses de la galaxie d’Andromède. Faisons les comptes : l’image composite de Subaru et Hubble atteint la magnitude 26 environ. A la distance d’Andromède (2,5 millions d’années-lumière), une étoile de magnitude apparente m : 26 présente une magnitude absolue de M : -1,5.

Lorsque les images prises avec le télescope Subaru et Hubble, à gauche, et le télescope d’amateur de 500 mm sont présentées à leur résolution maximale, leur différence saute aux yeux : Subaru résout entièrement le disque galactique de la galaxie d’Andromède en étoiles… Photo R.Gendler/NAOJ.
Qu’est ce que cela veut dire ? La magnitude absolue (M) d’un astre est son éclat réel, ramené à une distance standard de 33 années-lumière environ. Situé à cette distance, le Soleil présenterait une magnitude apparente de 4,8. Véga, qui se situe à 25 années-lumière, donc très près de cette distance standard, présente des magnitudes apparente et absolue très proches : 0 et 0,6 respectivement. Inversement, une étoile comme Antarès, distante de 600 années-lumière, présente des magnitudes apparente et absolue différentes : 1 et -5,6 respectivement.
Aujourd’hui, les plus faibles étoiles perceptibles sur l’image de M 31 prise par Subaru et Hubble présentent une magnitude absolue de M : -1,5. Ce sont des étoiles massives et brillantes, environ trois cent fois plus lumineuses que le Soleil, des géantes bleues et des géantes rouges, essentiellement… Observer dans la galaxie d’Andromède des étoiles de type solaire est actuellement impossible puisqu’il faudrait aux astronomes atteindre la magnitude apparente de m : 32, quand les images les plus profondes actuelles atteignent 30 à 31.
Observer les soleils de la galaxie d’Andromède, cela sera possible dans une dizaine d’années, avec la mise en service de la future génération de télescopes…
Serge Brunier