Introduction
La Nébuleuse du Crabe (M1, NGC 1952) est l'un des objets les plus célèbres et les plus étudiés du ciel nocturne. Elle représente les débris en expansion d'une étoile massive qui a terminé sa vie dans une explosion cataclysmique de supernova, observée et documentée par les astronomes chinois et arabes au milieu du XIe siècle. Aujourd'hui, elle sert de laboratoire astrophysique unique pour étudier des phénomènes extrêmes comme les étoiles à neutrons, les champs magnétiques intenses et l'accélération de particules à des énergies cosmiques.
Description
La Nébuleuse du Crabe s'étend sur environ 11 années-lumière et continue de s'expandre à une vitesse vertigineuse de 1 500 kilomètres par seconde. Sa structure filamenteuse complexe, visible principalement en lumière optique, est constituée des couches externes de l'étoile progénitrice éjectées lors de l'explosion. Ces filaments brillent par émission, principalement due à l'hydrogène et à l'oxygène ionisés. La nébuleuse émet également un intense rayonnement synchrotron, visible de la radio aux rayons X, produit par des électrons ultra-relativistes spiralant dans le puissant champ magnétique du pulsar central. Cette lueur bleutâtre et diffuse forme un 'halo' ou une 'nébuleuse de vent de pulsar' qui domine la région interne.
Histoire
L'événement fondateur de la Nébuleuse du Crabe est la supernova SN 1054. Son apparition fut consignée le 4 juillet 1054 par des astronomes de la cour des Song en Chine, qui rapportèrent une 'étoile invitée' visible en plein jour pendant 23 jours et la nuit pendant près de deux ans. Des observations indépendantes ont probablement été faites par des astronomes arabes et peut-être par des peuples amérindiens. L'objet sombra ensuite dans l'oubli jusqu'à sa redécouverte indépendante au XVIIIe siècle : d'abord par John Bevis vers 1731, puis par Charles Messier en 1758, qui en fit la première entrée (M1) de son célèbre catalogue d'objets flous non cométaires. Le nom 'Crabe' fut popularisé au milieu du XIXe siècle par Lord Rosse, qui, en l'observant avec son grand télescope, y dessina des structures qui lui rappelaient les pattes d'un crabe. La connexion définitive entre M1 et la supernova de 1054 fut établie au XXe siècle, lorsque l'expansion de la nébuleuse fut mesurée et rétro-projetée à cette date.
Caracteristiques
Au centre de la nébuleuse réside le Pulsar du Crabe (PSR B0531+21), l'un des objets les plus extrêmes de la Galaxie. C'est une étoile à neutrons d'environ 1,4 masse solaire, comprimée dans une sphère de seulement 10 km de rayon. Il tourne sur lui-même 30 fois par seconde (30 Hz), émettant un faisceau de rayonnement qui, comme un phare cosmique, balaie la Terre à chaque rotation. Cette rotation incroyablement rapide ralentit imperceptiblement, et l'énergie perdue alimente précisément l'émission synchrotron de toute la nébuleuse, faisant du Crabe un système 'pulsar + nébuleuse' parfaitement calibré. Le pulsar émet des impulsions régulières dans tout le spectre électromagnétique, des ondes radio aux rayons gamma. La nébuleuse elle-même est une source majeure de rayons X et gamma de très haute énergie, produite par l'accélération de particules aux limites théoriques. Sa luminosité totale est estimée à environ 75 000 fois celle du Soleil.
Importance
La Nébuleuse du Crabe est un pilier de l'astrophysique moderne. Elle constitue la preuve observationnelle la plus directe du lien entre supernovae, étoiles à neutrons et pulsars. Son pulsar sert d'étalon de fréquence et de 'chronomètre' cosmique extrêmement précis pour tester les théories de la gravitation. La nébuleuse est également utilisée comme 'bougie standard' en astronomie des hautes énergies pour calibrer les instruments des observatoires en rayons X et gamma. Historiquement, elle a joué un rôle clé dans la compréhension de la nature des nébuleuses et des processus violents gouvernant l'évolution stellaire. Son étude continue de nous renseigner sur la physique des plasmas, l'accélération de particules cosmiques et le destin final des étoiles massives.
