How big is Nébuleuse du Crabe?

La nébuleuse du Crabe est le nuage de gaz laissé par une étoile qui a explosé en supernova — la mort violente d'une étoile — et qui a été observée depuis la Terre en l'an 1054. Elle se trouve à environ 6 500 années-lumière, dans la constellation du Taureau. Une année-lumière est la distance que parcourt la lumière en un an, soit environ 9,46 billions de kilomètres. La nébuleuse est de forme ovale, longue d'environ 13 années-lumière et large de 9, ce qui donne en moyenne environ 11 années-lumière, soit 110 billions de kilomètres, de diamètre.

Taille

Dans le ciel, la nébuleuse du Crabe couvre environ 7 minutes d'arc sur 5, une minute d'arc valant 1/60 de degré. Un angle ne devient une longueur que si l'on connaît la distance. À la distance de 6 500 années-lumière retenue par la NASA, la nébuleuse mesure environ 13 années-lumière de long et 9 de large. L'équipe de l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA la décrit comme mesurant environ 10 années-lumière de diamètre.

La distance est la principale incertitude. Un catalogue des rémanents de supernova tenu par l'université de Cambridge indique environ 6 200 années-lumière, à partir de la parallaxe de l'étoile à neutrons, le léger déplacement de sa position lorsque la Terre tourne autour du Soleil. D'anciennes estimations vont d'environ 5 500 à 7 800 années-lumière. Sur cette plage, la longueur de la nébuleuse irait d'environ 11 à 16 années-lumière.

La nébuleuse n'est pas non plus un ovale régulier en trois dimensions. Une étude de 2021 a mesuré la vitesse à laquelle son gaz lumineux s'approche de la Terre ou s'en éloigne, et s'en est servie pour reconstituer sa forme en 3D. Elle a trouvé une forme de cœur, où aucun gaz lumineux ne se trouve à plus d'environ 6,5 années-lumière du centre.

Comparaisons de taille

Le Pilier noir, une colonne de gaz de 9,5 années-lumière dans la nébuleuse de l'Aigle, est un peu plus court que la largeur moyenne de la nébuleuse du Crabe.
La nébuleuse d'Orion, large d'environ 24 années-lumière, est environ deux fois plus large que la nébuleuse du Crabe.
La longueur de la nébuleuse du Crabe représente environ trois fois la distance du Soleil à Proxima Centauri, l'étoile la plus proche, à 4,2 années-lumière.
Si la nébuleuse était réduite à la taille de la Terre, l'étoile à neutrons en son centre serait un point d'environ 2 micromètres de diamètre, soit environ un quarantième de la largeur d'un cheveu. Un micromètre est un millionième de mètre.

La supernova de 1054

En 1054, des astronomes chinois ont consigné une « étoile invitée » visible en plein jour pendant près d'un mois. Des astronomes japonais l'ont vue eux aussi. La nébuleuse du Crabe est constituée des débris en expansion de cette explosion.

L'astronome anglais John Bevis a découvert la nébuleuse en 1731. Charles Messier l'a plus tard confondue avec la comète de Halley, une erreur qui l'a poussé à commencer un catalogue d'objets pouvant être pris pour des comètes. La nébuleuse du Crabe en est la première entrée, Messier 1. Son nom vient d'un dessin réalisé en 1844 par l'astronome irlandais Lord Rosse.

En remontant le mouvement des filaments de la nébuleuse, on obtient une explosion vers l'an 1130, soit environ trois quarts de siècle après la date enregistrée. Les astronomes expliquent cet écart par le vent de particules de l'étoile à neutrons, qui a accéléré le gaz depuis l'explosion.

Le pulsar au centre

Au centre de la nébuleuse se trouve une étoile à neutrons, le noyau écrasé de l'étoile qui a explosé. Elle concentre à peu près la masse du Soleil dans une sphère d'environ 25 kilomètres de diamètre. C'est la largeur que le télescope NICER de la NASA a mesurée pour d'autres étoiles à neutrons ; celle du Crabe n'a jamais été mesurée. Elle tourne sur elle-même environ 30 fois par seconde et balaie l'espace de deux faisceaux de rayonnement comme un phare, ce qui lui donne l'apparence de pulser. Une étoile à neutrons en rotation vue ainsi est appelée un pulsar.

Le pulsar alimente la lueur de la nébuleuse. Il y déverse des particules à haute énergie, et des électrons se déplaçant à une vitesse proche de celle de la lumière s'enroulent autour des lignes de champ magnétique, produisant la lumière bleutée à l'intérieur de la nébuleuse. Sur les images de Hubble, les filaments orangés qui entourent cette lumière bleutée sont les restes déchiquetés de l'étoile, composés surtout d'hydrogène.