Découverte par Antoine Darquier de Pellepoix en 1779.

La fameuse nébuleuse annulaire, M57, est souvent considérée comme le prototype des nébuleuses planétaires et un objet de choix dans le ciel d'été de l'hémisphère nord. Les conclusions d'une récente recherche confirment qu'il s'agit très probablement d'un véritable anneau (un tore) de matière, brillant par émission de lumière, entourant son étoile centrale, et non d'une coquille sphérique (ou ellipsoïdale), comme John Herschel le pensait à l'origine. Vue depuis son plan équatorial, elle ressemblerait plus à la Nébuleuse de l'Haltère M27 (Dumbbell) ou à la Little Dumbbell Nebula M76 qu'à ce que nous voyons d'ici : il se trouve que nous sommes presque sur son axe polaire.

Ceci va à l'encontre de l'opinion courante, reprise par exemple dans l'ouvrage de Kenneth Glyn Jones. Il y a même des indications fournies par les recherches avec des moyens puissants d'observation, tels que les photos de Georges Jacoby (George Jacoby's deep photos) obtenues à l'Observatoire National de Kitt Peak, que la forme réelle pourrait se rapprocher plus de celle d'un cylindre vu dans la direction de son axe que de celle d'un anneau. Autrement dit nous regardons en direction d'un tunnel de gaz éjecté par une étoile en fin de cycle de combustion nucléaire. Finalement, ces observations ont apporté la preuve que l'anneau équatorial, ou le cylindre, a des extensions en forme de lobes en direction des pôles, identiques à celles que l'on trouve sur les photos à longues poses de M76 ou ressemblant peut-être encore plus à d'autres nébuleuses planétaires comme NGC6302 (voir par exemple Sun Kwok (2000) ).

Les observations approfondies font apparaître également un large halo de matière s'étendant sur plus de 3,5 minutes d'arc (Hynes donne 216 secondes, citant Moreno & Lopez, 1987), représentant les restes du "vent stellaire" initial. Ce halo fut découvert en 1935 par J.C. Duncan (Duncan, 1935).

Notre image en couleur, prise avec le télescope de Hale de 200 pouces (5 m) au Mt. Palomar, montre que la matière de l'Anneau présente un niveau d'ionisation décroissant avec l'augmentation de la distance à l'étoile centrale, d'une température de 100 000 à 120 000 k. La région la plus intérieure apparaît noire puisqu'elle émet surtout des rayons UV, tandis que dans la partie visible de l'anneau la couleur dominante est le vert, correspondant à la transition interdite de l'oxygène et de l'azote ionisés, et dans la partie extérieure seul est présent le rayonnement rouge de l'hydrogène.

L'étoile centrale fut découverte en 1800 par l'astronome allemand Friedrich von Hahn (1742-1805), avec un télescope de 20 pieds (6 m) de distance focale. Cet objet est une naine blanche, de dimension planétaire, qui brille à la magnitude de 15 environ. C'est ce qui reste d'une étoile semblable au Soleil, probablement de masse un peu supérieure, qui a expulsé son enveloppe externe à la fin de sa phase d'évolution de type "Mira". Aujourd'hui à une température de plus de 100 000 K, elle va bientôt commencer à se refroidir, briller en tant que Naine Blanche pendant quelques milliards d'années pour, finalement, se transformer en Naine Brune froide.

Comme pour la plupart des nébuleuses planétaires, la distance de M57 n'est pas bien connue. Dans le cas présent, cependant, on a tenté de mettre en relation son taux d'expansion angulaire, d'environ 1 seconde d'arc par siècle, avec sa vitesse d'expansion radiale. Mais ces résultats étaient basés sur de fausses hypothèses, supposant une forme sphérique pour l'objet. Aussi, jusqu'à récemment, seules des estimations grossières ont pu être avancées, à partir de différentes hypothèses et de modèles théoriques. Les valeurs suivantes ont été présentées : 4 100 al (K.M. Cudworth 1974; Mallas/Kreimer), 1 410 al (Kenneth Glyn Jones), 2 000 à 2 500 al (Vehrenberg), 2 000 al (Sky Catalogue 2000.0), "plus de 2 000 al" (Murdin/Allen's Catalogue of the Universe), 5 000 al (Chartand/Wimmer's Skyguide), 3 000 al (WIYN), et 1 000 à 2 000 al (Sun Kwok, 2000). Une bonne estimation de la distance reste donc à faire, notamment par une mesure de parallaxe à l'aide du HST. Mais les améliorations récentes apportées aux techniques CCD ont permis à l'US Naval Observatory (USNO) de déterminer une parallaxe trigonométrique pour l'étoile centrale de M57, aboutissant à une distance de 2 300 al (Harris et.al. 1997, voir aussi STScI/Nasa, Jan 1999).

Donc, si l'on retient la méthode d'estimation grossière de l'âge de la nébuleuse à partir de son taux d'expansion, supposé constant de une seconde d'arc par siècle comme indiqué ci-dessus, on trouve alors une durée comprise entre 6 000 et 8 000 ans, pour une extension actuelle de 60x80 secondes d'arc.

Comme la plupart des nébuleuses planétaires, la Nébuleuse de l'Anneau est beaucoup plus brillante visuellement à la magnitude de 8,8 que photographiquement avec 9,7 ; ceci provient du fait que la plus grande partie de la lumière est émise dans très peu de raies spectrales particulières (voir la discussion dans notre page des nébuleuses planétaires). Retenant la distance de 2 300 années-lumière, la magnitude absolue serait alors de -0,3 en visuel (+0,5 en photo), soit une brillance intrinsèque d'environ 50 à 100 fois celle du Soleil. Même l'étoile centrale de magnitude 14,7 et de la taille d'une planète comme la Terre, serait seulement un peu plus faible que le Soleil avec une magnitude absolue de 5 ou 6. Sa dimension apparente de 1,4 minute d'arc correspond à un diamètre linéaire de 0,9 année-lumière (60 000 Unités Astronomiques ou 8,8x10^12 km), et celui de son halo à 2,4 al.

La masse de matière dans la nébuleuse est estimée à environ 0,2 masse solaire avec une densité de 10 000 ions par centimètre cube. La composition chimique est la suivante : pour un atome de fluor (Fl) on trouve 4,25 millions d'atomes d'hydrogène (H), 337 500 d'Helium (He), 2 500 d'Oxygène (O), 1 250 d'Azote(N), 375 Néon (Ne), 225 Soufre(S), 30 Argon (Ar) et 9 de Chlore (Cl). Sa vitesse d'expansion est de 20 à 30 km/s, et elle s'approche de nous à 21 km/s.

Des photos de M57 par des astronomes finlandais font apparaître une étoile en surimpression, mais qui en fait serait devant ou derrière l'anneau. Pour les amateurs c'est toujours un challenge d'identifier l'étoile centrale. Voir la note de Tom Polaki "données photométriques des étoiles autour de M57" et celle de Brian Skiff "Photométrie du champ stellaire M57".

M57 fut la seconde nébuleuse planétaire découverte, en janvier 1779, 15 ans après celle de M27. Ayant découvert la Nébuleuse de l'Anneau quelques jours seulement avant que Charles Messier ne la trouve lui-même et ne la rentre dans son catalogue, Antoine Darquier de Pellepoix la décrivit comme une "nébuleuse terne, mais parfaitement délimitée ; aussi large que Jupiter, elle semble une planète qui s'éteint". Cette comparaison à une planète peut avoir influencé William Herschel, qui trouvait que les objets de ce type ressemblaient à la planète Uranus, récemment découverte par lui, et imagina l'appellation "Nébuleuse Planétaire". Herschel décrivit M57 comme une "nébuleuse percée, ou un anneau d'étoiles" ; ce fut la première allusion à la forme en anneau. Plutôt surprenant, l'inventeur du nom "Nébuleuse Planétaire" n'introduisit pas cette définition particulièrement explicite dans ses catégories d'objets, mais la cita comme une "curiosité du ciel", un objet particulier. Herschel identifia aussi quelques-unes des étoiles en surimpression sur la nébuleuse et considéra très justement "qu'aucune [d'entre elles] ne semble en faire partie". M57 est très facile à localiser entre Beta et Gamma Lyrae, à environ un tiers de la distance à partir de Beta. Elle peut être aperçue aux jumelles comme un objet presque stellaire, difficile à identifier à cause de son faible diamètre apparent. Dans un petit instrument d'amateur, l'anneau commence à apparaître, ainsi que le centre sombre, avec un grossissement de 100 ; une étoile de 12ème magnitude se trouve à une minute à l'Est du centre. Si la couleur peut être décelée, elle sera légèrement verte, ce qui est prévisible puisque presque toute sa lumière est émise dans seulement quelques raies spectrales vertes. Même avec de petits instruments il est possible de remarquer une légère ellipticité suivant un angle de position 60° pour le grand axe. De plus en plus de détails deviennent visibles si l'on utilise de plus grandes ouvertures et dans de bonnes conditions d'observation. Mais, même avec de grands instruments, l'étoile centrale ne sera visible que si les conditions sont exceptionnellement favorables, ou avec l'aide de filtres. Toujours avec de grands instruments, quelques petites étoiles peuvent être aperçues en premier plan ou en arrière plan à l'intérieur de la partie en extension.

Parmi les étoiles voisines, Beta Lyrae (Sheliak) est une remarquable binaire à éclipses, avec des composants de type spectral B7 et A8, passant des magnitudes 3,4 à 4,4 avec une période de 12,91 jours. Gamma Lyrae (Sulaphat, mot arabe pour "Tortue") est une géante de type spectral B9 III et de magnitude 3,2 associée à un compagnon de 12ème magnitude à une distance de 13,8" dans un angle de position de 300 degrés. La petite et faible galaxie IC1296 de 0,4' et de magnitude 14,4 est située juste à 4' au Nord-Ouest de M57 et peut être trouvée avec de grands instruments.

La documentation NGC "en ligne" sur M57

Références : (version originale)

• J.C. Duncan, 1935. A Faint Envelope around the Ring Nebula in Lyra. Publications of the Astronomical Society of the Pacific, Vol. 47, pp. 271-272 (10/1935) .
• H.C. Harris, C.C. Dahn, D.G. Monet, and J.R. Pier, 1997. Trigonometric parallaxes of Planetary Nebulae. In H.J. Habing and H.J.G.L.M. Lamers (eds.), Planetary Nebulae, IAU Supplement Vol. 180, po. 40-45 [ADS: 1997IAUS..180...40H].
• Sun Kwok, 2000. What is the real shape of the Ring Nebula? Sky & Telescope, Vol. 100, No. 1 (July 2000), pp. 32-37 [ADS: 2000S&T...100a..32K].
• M. Moreno & J. Lopez, 1987. Extended filamentary structures in the halo of the Lyra planetary nebula NGC 6720. Astronomy & Astrophysics, Vol. 178, p. 319 (05/1987) [ADS: 1987A&A...178..319M]. These authors give a diameter for the nebula of 74", for the halo of 216".

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Hartmut Frommert
Christine Kronberg
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Dernière modification : 17 août 2005

Traduction française
Bernard Trézéguet
10/01/99 - 26/01/04 -
26/12/06 -