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La galaxie spirale M83 vue par ALMA : une carte de son gaz moléculaire froid
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Une nouvelle image de l’observatoire ALMA, au Chili, montre la galaxie spirale M83 non pas dans la lumière de ses étoiles, mais dans le faible rayonnement radio de son gaz froid, la matière première des futures étoiles. Les mesures montrent que ce sont la rotation de la galaxie, sa barre et ses bras spiraux, bien plus que ses jeunes étoiles, qui déterminent la densité et la température de ce gaz.
Une galaxie dessinée par sa matière première
M83, que les anglophones surnomment Southern Pinwheel (le « moulinet austral »), se trouve à environ 15 millions d’années-lumière, dans la constellation de l’Hydre femelle. Sur les photographies ordinaires, c’est une spirale brillante d’étoiles et de poussière. ALMA, un réseau d’antennes radio installé sur le plateau de Chajnantor, dans les Andes chiliennes, y voit autre chose : le rayonnement millimétrique qu’émettent les molécules des nuages de gaz froid.
Ces nuages jouent un rôle essentiel : presque toutes les étoiles naissent de l’effondrement d’un nuage de ce type. Dès qu’elles s’allument, les étoiles chauffent le gaz qui les entoure et freinent l’effondrement, tandis que la rotation de la galaxie ne cesse de brasser ce gaz. Ensemble, ces effets règlent le rythme auquel une galaxie forme de nouvelles étoiles.
M83 se prête bien à ce genre d’étude, pour deux raisons. Elle ressemble beaucoup à notre Voie lactée, qui est elle aussi une spirale dotée d’une barre centrale, et nous la voyons presque de face : ses bras, sa barre et les espaces qui les séparent s’étalent sous nos yeux sans se chevaucher.
C’est la structure de la galaxie, et non ses étoiles, qui façonne le gaz
L’image provient d’une étude dirigée par Jin Koda, publiée en 2025 dans The Astrophysical Journal. L’équipe a cartographié le monoxyde de carbone (CO), la molécule dont les astronomes se servent pour repérer le gaz froid, à deux de ses longueurs d’onde caractéristiques, appelées raies spectrales, en distinguant des détails d’environ 150 années-lumière. La raie de plus courte longueur d’onde provient d’un niveau d’énergie plus élevé de la molécule : il faut un gaz plus dense ou plus chaud pour l’émettre. Le rapport entre les deux raies sert donc à la fois de thermomètre et de jauge de densité.
Ce rapport suit la structure de la galaxie. Il est faible dans les espaces entre les bras, augmente dans les bras et la barre, et atteint son maximum au centre même. Dans les bras et la barre, cette hausse signifie que le gaz est environ deux à trois fois plus dense, ou plus chaud, ou les deux à la fois. Elle apparaît même dans les portions de bras où aucune étoile ne se forme : là, ce sont donc les bras eux-mêmes, et non les étoiles, qui modifient le gaz. Près des amas de jeunes étoiles, le rapport grimpe encore, mais seulement localement.
Les auteurs en concluent que, dans la majeure partie du disque de M83, ce sont la rotation de la galaxie, sa barre et ses bras qui régissent l’état du gaz, et que l’échauffement dû aux nouvelles étoiles reste limité à leur voisinage immédiat. Comme des études antérieures de la Voie lactée et d’autres spirales barrées sont arrivées à des conclusions semblables, les auteurs s’attendent à retrouver ce schéma dans beaucoup de galaxies de ce type.
Où et quand trouver M83
M83 a pour ascension droite 13 h 37 min et pour déclinaison −29° 52′. À une telle déclinaison, elle ne se lève jamais pour les observateurs situés au-delà d’environ 60° de latitude nord. Depuis Paris, elle ne culmine qu’à 11° environ au-dessus de l’horizon sud ; dans la majeure partie de l’Europe, elle reste donc difficile à observer. Dans l’hémisphère Sud, en revanche, c’est une cible facile : au-delà d’environ 60° de latitude sud, elle ne se couche jamais, et vers 30° de latitude sud, elle passe presque au zénith.
En octobre, M83 est proche du Soleil dans le ciel et ne peut pas être observée. Elle réapparaît dans le ciel du matin vers la fin de l’année, se trouve à l’opposé du Soleil à la mi-avril, au moment où elle culmine au milieu de la nuit, et se montre dans le ciel du soir de mai à septembre.
Avec une magnitude apparente d’environ 7,5, M83 compte parmi les galaxies spirales les plus brillantes du ciel. On peut la voir aux jumelles depuis un site où elle monte bien au-dessus de l’horizon, mais seulement sous la forme d’une petite tache pâle et floue, et non comme la spirale des photographies. Aux latitudes moyennes de l’hémisphère Nord, elle est difficile à voir même au télescope : Charles Messier, qui l’observait depuis Paris en 1781, notait qu’on ne parvenait à la distinguer qu’au prix de la plus grande attention. Selon la NASA, juin est le mois le plus favorable pour l’observer ; M83 est alors bien placée en soirée. Le gaz froid de cette image, lui, reste invisible à l’œil comme à tout télescope optique : il rayonne à des longueurs d’onde millimétriques, que seuls des radiotélescopes comme ALMA peuvent enregistrer.
Sources et licences
- Observatoire ALMA, A swirling galaxy (5 octobre 2026) — L’image et la description de ce qu’elle montre (lumière des molécules de gaz froid, ingrédients de la formation des étoiles), 15 millions d’années-lumière, ressemblance de M83 avec la Voie lactée, vue presque de face. Licence de l’image : CC BY 4.0, voir https://www.almaobservatory.org/en/copyright-notice/ . https://www.almaobservatory.org/en/audiences/a-swirling-galaxy/
- ESO, Photo de la semaine potw2640a (5 octobre 2026) — Première publication de la même image, avec le lien vers l’article scientifique et une comparaison en lumière visible. https://www.eso.org/public/images/potw2640a/
- Koda, Egusa, Hirota et al., The Astrophysical Journal 986, 29 (2025), Dynamically Driven Evolution of Molecular Gas in the Barred Spiral Galaxy M83 Traced by CO J = 2–1/1–0 Line Ratio Variations — Carte du rapport des raies CO 2–1/1–0 à une résolution de 46 pc ; rapport faible entre les bras, élevé dans la barre et les bras (densité ou température multipliée par 2 à 3), y compris dans les portions de bras sans formation d’étoiles, plus élevé près des régions H II ; effet des étoiles limité à leur voisinage ; état du gaz régi par la structure et la rotation de la galaxie ; schéma probablement général parmi les spirales barrées. https://doi.org/10.3847/1538-4357/add1dc
- NASA, Hubble Messier Catalog, Messier 83 — Constellation de l’Hydre femelle, magnitude apparente 7,5, l’une des galaxies spirales les plus brillantes, visible aux jumelles, plus facile à observer en juin. https://science.nasa.gov/mission/hubble/science/explore-the-night-sky/hubble-messier-catalog/messier-83/
- SIMBAD (CDS), M 83 — Position : ascension droite 13 h 37 min 00,9 s, déclinaison −29° 51′ 57″ (J2000), V = 7,52. https://simbad.cds.unistra.fr/simbad/sim-id?Ident=M83
- JPL Horizons — Position du Soleil d’octobre 2026 à juillet 2027, qui a servi à déterminer à quelles périodes M83 est observable. https://ssd.jpl.nasa.gov/horizons/
- SEDS Messier Database, Messier 83 — Charles Messier a inscrit M83 à son catalogue depuis Paris le 17 février 1781 et a noté qu’on ne pouvait la voir qu’avec la plus grande attention ; depuis les latitudes moyennes de l’hémisphère Nord, c’est l’un des objets de Messier les plus difficiles. http://www.messier.seds.org/m/m083.html
