M81 (galaxie)

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M81 (Galaxie de Bode)

La galaxie spirale M81 par le relevé SDSS.
Données d’observation
(Époque J2000.0)
Constellation | Grande Ourse
Ascension droite (α)  | 09h 55m 33,1730s[1]
Déclinaison (δ)  | +69° 03′ 55,060″ [1]
Magnitude apparente (V) | 6,9[2]
7,9 dans la Bande B[2]
Brillance de surface | 13,04 mag/am2[2]
Dimensions apparentes (V) | 24,9′ × 12,0′ [2]
Décalage vers le rouge | -0,000130 ± 0,000009[1]
Angle de position  | 157°[2]

Localisation dans la constellation : Grande Ourse

Astrométrie
Vitesse radiale | −39 ± 3 km/s [1]
Distance  | 3,675 ± 0,483 Mpc (∼12 millions d'al)[3]
Caractéristiques physiques
Type d'objet  | Galaxie spirale
Type de galaxie | SA(s)ab[1],[4] Sab[5] Sb[2]
Dimensions  | environ 29,44 kpc (∼96 000 al)[1],[a]
Découverte
Découvreur(s)  | Johann Elert Bode[4]
Date  | 31 décembre 1774[4]
Désignation(s)  | NGC 3031
PGC 28630
UGC 5318
MCG 12-10-10
KCPG 218A
CGCG 333-7
IRAS 09514+6918[2]
Liste des galaxies spirales
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M81 (NGC 3031), aussi surnommée la galaxie de Bode[6], est une galaxie spirale rapprochée située à environ 3,675 ± 0,483 Mpc (∼12 millions d'al)[3], selon des mesures non basées sur le décalage vers le rouge, dans la constellation de la Grande Ourse.

La classe de luminosité de M81 est I-II et elle présente une large raie HI. M81 est une galaxie LINER, c'est-à-dire une galaxie dont le noyau présente un spectre d'émission caractérisé par de larges raies d'atomes faiblement ionisés. De plus, elle est aussi une galaxie active de type Seyfert 1.8[1].

La luminosité de M81 dans l'infrarouge lointain (de 40 à 400 µm) est égale à 2,63 × 109  L ⊙ {\displaystyle L_{\odot }} (109,42 L ⊙ {\displaystyle L_{\odot }} ) et sa luminosité totale dans l'infrarouge (de 8 à 1 000 µm) est de 2,95 × 109  L ⊙ {\displaystyle L_{\odot }} (109,47 L ⊙ {\displaystyle L_{\odot }} )[7].

Selon la base de données NASA/IPAC, la vitesse de M81 par rapport au fond diffus cosmologique est de 43 ± 6 km/s[1].

## Découverte de M81

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M81 a été découverte par l'astronome allemand Johann Elert Bode en 1774, qui a aussi découvert la même nuit M82 (NGC 3034). On donne d'ailleurs le nom de nébuleuses de Bode à ces deux galaxies. M81 a été redécouverte indépendamment par l'astronome français Pierre Méchain en aout 1780 qui le signala à son ami Charles Messier. Messier a observé M81 le 9 février 1781. D'autres astronomes ont aussi observé et enregistré M81, Johann Gottfried Koehler en 1779 et John Herschel en 1831[4].

## Distance

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La base de données NASA/IPAC indique que la distance de Hubble ne s'applique pas (N/A)[1]. Cependant, 99 mesures indépendantes du décalage vers le rouge (redshift) donne une distance de 3,675 ± 0,483 Mpc (∼12 millions d'al)[3]. Puisque M81 s'approche de la Voie lactée, on ne peut employer la valeur du décalage vers le rouge pour déterminer sa distance.

Dans une étude publiée en 1994, la distance de la galaxie fut estimée à environ 3,63 ± 0,34 Mpc (∼11,8 millions d'al). Ces valeurs furent déterminées par le biais de l'observation d'une trentaine de céphéides de M81 par le télescope spatial Hubble[8].

## Morphologie

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M81 est une galaxie spirale de grand style[9], c'est-à-dire dont les bras spiraux sont bien définis. Son diamètre est égale à environ 29,44 kpc (∼96 000 al)[1], soit proche de celui de la Voie lactée (~100 000 années-lumière, selon son estimation la plus basse).

La galaxie présente un bulbe galactique plus grand que celui de la Voie lactée autour duquel s'enroulent deux bras spiraux contenant chacun de jeunes étoiles bleuâtres et chaudes, formées au cours des derniers millions d'années. Ces derniers abritent également une population d'étoiles issues d'une formation stellaire ayant débuté il y a environ 600 millions d'années[10].

La répartition de la masse de la galaxie n'est pas homogène en raison de l'effet de marée dû à la proximité (~150 000 al) d'une autre galaxie moins massive (M82).

M81 (NGC 3031) a été classé par Gérard de Vaucouleurs comme une galaxie de type morphologique SA(s)ab dans son atlas des galaxies[11],[12].

## Trou noir supermassif

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Le noyau de la galaxie abriterait un trou noir supermassif dont la masse est estimée à 7,6+2,2
−1,1 × 107  M ⊙ {\displaystyle M_{\odot }} [13]. Selon une autre étude publiée en 2009 et basée sur la vitesse interne de la galaxie mesurée par le télescope spatial Hubble, la masse du trou noir supermassif au centre de M81 serait comprise entre 8,4 et 41 millions de  M ⊙ {\displaystyle M_{\odot }} [14].

Selon les auteurs d'un article publié en 2012, la connaissance de la masse d'un trou noir central et du taux d'accrétion par celui-ci permet d'estimer le taux de formation d'étoiles dans la région centrale des galaxies de type Seyfert. Ce taux pour M81 serait de 0,017  M ⊙ {\displaystyle M_{\odot }} /an et de 0,17  M ⊙ {\displaystyle M_{\odot }} /an, respectivement à l'intérieur et à l'extérieur d'une région d'un rayon d'environ 1 kpc (∼3 260 al)[15].

## Objets célestes atypiques

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Une image infrarouge de M81 prise par le télescope spatial Spitzer. Sur cette image en fausses couleurs, le bleu marque les émissions stellaires observées à 3,6 μm[16]. Le vert représente les émissions à 8 μm provenant des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) du milieu interstellaire[16]. Enfin, le rouge représente les émissions à 24 μm provenant des poussières chaudes du milieu interstellaire[17].
(Credit : NASA/JPL-Caltech/K. Gordon/S. Willner/N.A. Sharp)

En avril 2021, la découverte d'un sursaut radio rapide (FRB) répétitif en direction de M81 a été rapportée[18]. Désigné FRB 20200120E, ce dernier est localisé dans l'un des amas globulaires de la galaxie, ce qui est assez inhabituel pour un sursaut de ce type[19].

En 2015, une source d'onde radio atypique est observée dans la galaxie M81 pendant deux mois. L'origine de cette source reste à ce jour inconnue[20].

## Phénomènes transitoires

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### Fréquentes novas

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La galaxie spirale M81 est régulièrement l'hôte de nombreuses novas, la première candidate à ce titre ayant été détectée à l'aide de plaques photographiques en 1950[21]. Au cours d'une période comprise entre 2003 et 2010, près de 20 novas candidates y ont été observées[22]. Le nombre total de ces observations s'élevait à 240 en 2021. Le fait que M81 soit située relativement proche du groupe local et qu'elle est partiellement vue de face favorise l'observation de ces phénomènes[23].

### Supernova

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Une seule supernova a été observée dans cette galaxie[24], SN 1993J, découverte le 28 mars 1993 par l'astronome amateur F. Garcia en Espagne[25]. Les caractéristiques spectrales de cette supernova ont évolué avec le temps. Initialement de type II, avec une raie de l'hydrogène marquée, elle évolua vers un type Ib, et la raie de l'hydrogène s'estompa au profit de la raie de l'hélium[26],[27]. De plus, les variations temporelles de luminosité de SN 1993J n'étaient pas semblables à celles des autres supernovas de type II[28],[29], mais plutôt à celles observées pour les types Ib[30]. La supernova a donc été classée de type IIb, une classe transitoire entre les types II et Ib[27]. Les résultats scientifiques tirés de l'étude de cette supernova suggèrent que les supernovas de types Ib et Ic se forment lors d'explosions d'étoiles supergéantes, à travers un processus équivalent à celui des supernovas de type II[27],[31].

## Environnement proche de M81

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Visualisation du complexe de gaz HI autour des galaxies M81 (au centre) et NGC 3077 (à gauche).

### Interaction avec M82 et NGC 3077

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M81 forme un système de galaxies en interaction gravitationnelle avec ses proches voisines M82 (NGC 3034) et NGC 3077. Leur interaction aurait débuté il y a quelques centaines de millions d'années. Une partie du trio baigne dans un vaste complexe de filaments de gaz d'hydrogène atomique neutre (régions HI), arraché à ces galaxies lors d'un premier rapprochement entre celles-ci[32]. Le sursaut de formation d'étoiles observé dans M82 est sans doute dû à l'influence gravitationnelle qu'exerce M81 sur cette dernière. Par ailleurs, on pense que la galaxie naine Holmberg IX, satellite de M81, se serait formée à la suite d'une précédente rencontre rapprochée entre M81 et M82[33]. Enfin, deux courants stellaires (queues de marée) émergent de NGC 3077, l'un pointant vers M81 et l'autre vers M82[32],[34].

Selon les auteurs d'une étude publiée en 2020, il est probable que les trois galaxies du système fusionnent durant les deux prochains milliards d'années[35],[34].

### Boucle d'Arp

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Au nord-est de M81, se trouve une structure optique en forme d'anneau repérée en 1965 par l'astronome américain Halton Arp. Elle est connue depuis sous le nom de « Boucle d'Arp » (Arp's loop en anglais). Interprétée à l'origine comme étant le vestige d'une rencontre rapprochée entre M81 et M82, cette structure s'avère être plus probablement créée en partie par un alignement fortuit dans le ciel terrestre. Cette alignement comprend des filaments de gaz présents dans notre galaxie et un groupe d'amas stellaires de M81[36].

## Observation (amateur)

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Les galaxies spirales M81 et M82.

M81 ne peut être vue sans instrument[37]. Elle est nettement visible avec des jumelles du fait de sa magnitude de 6,9. Dans un télescope de 114 mm, le noyau apparaît comme lumineux et entouré d'un halo diffus. Un instrument de 350 mm et de bonnes conditions d'observations sont nécessaires pour déceler les bras spiraux de la galaxie.

Trouver M81 peut permettre de repérer M82, située toute proche à 0,75° au nord de M81.

## Groupe de M81

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M81 fait partie d'un groupe de galaxies qui porte son nom[38],[39]. Le groupe de M81 compte près d'une quarantaine de galaxies connues dont les plus importantes sont M82 (NGC 3034), 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

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* La galaxie spirale M81 imagée par le télescope spatial Hubble (2007).

* M81 observée en ultraviolet par le télescope spatial GALEX.

* M81 observée en infrarouge lointain par le télescope spatial Herschel.

* M81 imagée par un astronome amateur.

* M81 vue à travers un télescope amateur (EVscope).

## Notes et références

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### Notes

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1. ↑ Diamètre dans la bande RC3 D_0 (blue).

### Références

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1. ↑ a b c d e f g h i et j (en) « Results for object NGC 3031 », NASA/IPAC Extragalactic Database (consulté le 26 janvier 2025).
2. ↑ a b c d e f et g « Les données de «Revised NGC and IC Catalog by Wolfgang Steinicke», NGC 3000 à 3099 », Site WEB du cours d'astronomie du Cégep de Valleyfield.
3. ↑ a b et c « Your NED Search Results, Distance Results for NGC 3031 », sur ned.ipac.caltech.edu (consulté le 19 octobre 2022)
4. ↑ a b c et d (en) Courtney Seligman, « Celestial Atlas Table of Contents, NGC 3000 - 3049 » (consulté le 26 janvier 2025).
5. ↑ (en) « NGC 3031 sur HyperLeda » (consulté le 26 janvier 2025).
6. ↑ « La guerre des galaxies M81 et M82 », sur Ciel des Hommes (consulté le 26 janvier 2025)
7. ↑ D. B. Sanders, J. M. Mazzarella, D. -C. Kim, J. A. Surace et B. T. Soifer, « The IRAS Revised Bright Galaxy Sample », The Astronomical Journal, vol. 126, no 4,‎ octobre 2003, p. 1607-1664 (DOI 10.1086/376841, Bibcode 2003AJ....126.1607S, lire en ligne [PDF])
8. ↑ (en) Wendy L. Freedman, Shaun M. Hughes, Barry F. Madore et Jeremy R. Mould, « The Hubble Space Telescope Extragalactic Distance Scale Key Project. I. The Discovery of Cepheids and a New Distance to M81 », The Astrophysical Journal, vol. 427,‎ juin 1994, p. 628 (ISSN 0004-637X, DOI 10.1086/174172, lire en ligne, consulté le 18 janvier 2025)
9. ↑ (en) « Hubble photographs grand design spiral galaxy M81 », sur www.esahubble.org (consulté le 26 janvier 2025)
10. ↑ (en-US) « Messier 81 - NASA Science », 19 octobre 2017 (consulté le 18 janvier 2025)
11. ↑ Atlas des galaxies de Vaucouleurs sur le site du professeur Seligman, NGC 3031
12. ↑ (en) « The Galaxy Morphology Website, NGC 3031 » (consulté le 29 novembre 2020)
13. ↑ Alister W. Graham, « Populating the galaxy velocity dispersion – supermassive black hole mass diagram: A catalogue of (Mbh, σ) values », Publications of the Astronomical Society of Australia, vol. 25#4,‎ novembre 2008, p. 167-175, table 1 page 174 (DOI 10.1088/1009-9271/5/4/002, Bibcode 2005ChJAA...5..347A, lire en ligne)
14. ↑ A. Beifiori, M. Sarzi, E.M. Corsini, E. Dalla Bontà, A. Pizzella, L. Coccato et F. Bertola, « UPPER LIMITS ON THE MASSES OF 105 SUPERMASSIVE BLACK HOLES FROM HUBBLE SPACE TELESCOPE/SPACE TELESCOPE IMAGING SPECTROGRAPH ARCHIVAL DATA », The Astrophysical Journal, vol. 692#1,‎ février 2009, p. 856-868 (DOI 10.1088/0004-637X/692/1/856, lire en ligne)
15. ↑ Aleksandar M. Diamond-Stanic et Rieke, « The Relationship between Black Hole Growth and Star Formation in Seyfert Galaxies », The Astrophysical Journal, vol. 746, no 2,‎ février 2012, p. 14 pages (DOI 10.1088/0004-637X/746/2/168, Bibcode 2012ApJ...746..168D, lire en ligne [PDF])
16. ↑ a et b (en) S.P. Willner, M.L.N. Ashby, P. Barmby, G.G. Fazio, M. Pahre, H.A. Smith, R.C. Kennicutt, Jr., D. Calzetti, D.A. Dale, B.T. Draine, M.W. Regan, S. Malhotra, M.D. Thornley, P.N. Appleton, D. Frayer, G. Helou, S. Stolovy, et L. Storrie-Lombardi, « Infrared Array Camera (IRAC) Observations of M81 », Astrophysical Journal Supplement Series, vol. 154,‎ 2004, p. 222-228 (DOI 10.1086/422913, lire en ligne)
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19. ↑ (en) Shriharsh Tendulkar, Cees G. Bassa, Mohit Bhardwaj et Shami Chatterjee, « A repeating fast radio burst in a globular cluster at 3.6 Mpc », HST Proposal,‎ juin 2021, p. 16664 (lire en ligne, consulté le 18 janvier 2025)
20. ↑ (en) G E Anderson, J C A Miller-Jones, M J Middleton, R Soria, D A Swartz et al., « Discovery of a radio transient in M81 », Monthly Notices of the Royal Astronomical Society,‎ 14 mai 2019 (lire en ligne).
21. ↑ (en) Fèlix Real Fraxedas et Jordi Jumilla Lorenz, « M81 extragalactic nova explosions », Article,‎ 4 juin 2021 (lire en ligne)
22. ↑ (en) « M81 (Apparent) Novae Page », sur www.cbat.eps.harvard.edu (consulté le 18 janvier 2025)
23. ↑ (en) Fèlix Real Fraxedas et Jordi Jumilla Lorenz, « M81 extragalactic nova explosions », Article,‎ 4 juin 2021 (lire en ligne)
24. ↑ (en) « NASA/IPAC Extragalactic Database », Results for extended name search on NGC 3031 (consulté le 27 février 2007)
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31. ↑ (en) A.V. Filippenko, T. Matheson et A.J. Barth, « The peculiar type II supernova 1993J in M81: Transition to the nebular phase », Astronomical Journal, vol. 108,‎ 1994, p. 2220-2225 (DOI 10.1086/117234, lire en ligne)
32. ↑ a et b (en) Miranda McCarthy, Eric Bell, Adam Smercina et Richard D'Souza, « Tidal HI gas and star formation in the M81 Group », Article, vol. 241,‎ janvier 2023, p. 130.03 (lire en ligne, consulté le 16 janvier 2025)
33. ↑ (en) E. Sabbi, J. S. Gallagher, L. J. Smith et D. F. de Mello, « Holmberg IX: The Nearest Young Galaxy », The Astrophysical Journal, vol. 676,‎ avril 2008, p. L113 (ISSN 0004-637X, DOI 10.1086/587548, lire en ligne, consulté le 16 janvier 2025)
34. ↑ a et b (en) Benjamin N. Velguth, Eric F. Bell, Adam Smercina et Paul Price, « A Timeline of the M81 Group: Properties of the Extended Structures of M82 and NGC 3077 », The Astrophysical Journal, vol. 974, no 2,‎ octobre 2024, p. 189 (ISSN 0004-637X, DOI 10.3847/1538-4357/ad6cd8, lire en ligne, consulté le 16 janvier 2025)
35. ↑ Adam Smercina, Eric F. Bell, Paul A. Price, Colin T. Slater, Richard D’Souza, Jeremy Bailin, Roelof S. de Jong, In Sung Jang, Antonela Monachesi et David Nidever, « The Saga of M81: Global View of a Massive Stellar Halo in Formation », The Astrophysical Journal, vol. 905, no 1,‎ 1er décembre 2020, p. 60 (ISSN 0004-637[à vérifier : ISSN invalide] et X1538-4357[à vérifier : ISSN invalide], DOI 10.3847/1538-4357/abc485, lire en ligne, consulté le 9 mai 2025)
36. ↑ (en) A. Sollima, A. Gil de Paz, D. Martinez-Delgado et R. J. Gabany, « A multi-wavelength analysis of M 81: insight on the nature of Arp's loop », Astronomy & Astrophysics, vol. 516,‎ 1er juin 2010, A83 (ISSN 0004-6361 et 1432-0746, DOI 10.1051/0004-6361/201014085, lire en ligne, consulté le 18 janvier 2025)
37. ↑ Cependant, des observations à l'œil nu dans des conditions exceptionnelles ont été rapportées ; voir par exemple (en) « Sur l'observation de M81 à l'œil nu » [txt].
38. ↑ (en) I. D. Karachentsev, « The Local Group and Other Neighboring Galaxy Groups », The Astronomical Journal, vol. 129, no 1,‎ janvier 2005, p. 178-188 (lire en ligne) DOI 10.1086/426368
39. ↑ A.M. Garcia, « General study of group membership. II - Determination of nearby groups », Astronomy and Astrophysics Supplement Series, vol. 100 #1,‎ juillet 1993, p. 47-90 (Bibcode 1993A&AS..100...47G)

## Voir aussi

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Sur les autres projets Wikimedia :

* Messier 81, sur Wikimedia Commons

### Articles connexes

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* Liste des objets de Messier
* Liste des objets du New General Catalogue (NGC)
* M82 (galaxie)

### Liens externes

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* Notices d'autorité :
* LCCN
* Israël

* Notice dans un dictionnaire ou une encyclopédie généraliste :
* Britannica

* Ressources relatives à l'astronomie :
* Catalogue of Principal Galaxies
* New General Catalogue
* Simbad
* Uppsala General Catalogue
* (en) M81 sur la base de données NASA/IPAC Extragalactic Database
* (en) « Sur l'observation de M81 à l'œil nu » [txt]
* (en) M81 sur la base de données LEDA
* M81 sur le site de SEDS
* (en) M81 (galaxie) sur WikiSky: DSS2, SDSS, GALEX, IRAS, Hydrogène α, Rayon-X, Photo, Sky Map, Articles et images
* (en) NGC 3031 sur le site du professeur C. Seligman
* (fr + en) « Galaxy Wars: M81 versus M82 », sur Astronomy Picture of the Day, NASA, ¸07/05/2025 (consulté le 7 mai 2025) (traduction/adaptation française)
* (fr + en) « 38 Hours with the M81 Group », sur Astronomy Picture of the Day, NASA, 10 avril 2025 (consulté le 23 mai 2025) (traduction/adaptation française)
* (fr + en) « Messier 81 », sur Astronomy Picture of the Day, NASA, 27 mars 2025 (consulté le 24 mai 2025) (traduction/adaptation française)

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