M31

Analyse détaillée du centre de la galaxie d’Andromède

L’image présentée constitue une observation profonde du centre de M31, la galaxie d’Andromède, réalisée depuis Frégénal de la Sierra (Espagne), site réputé pour la pureté de son ciel et l’absence quasi totale de pollution lumineuse.

1. Contexte et instrumentations

Matériel utilisé :

• Lunette apochromatique Takahashi TOA-130 (D=130 mm, F/7.7)
• Caméra SBig ST-8300 (CCD KAF-8300, pixels 5,4 µm)
• Monture SkyWatcher EQ8
• Guidage : diviseur optique + ZWO ASI 174MM, piloté par PHD2
• Traitement : PixInsight (BlurXTerminator, NoiseXTerminator, correction de gradient, Photometric Calibration, StarNet2…)

Données d’acquisition

• Poses unitaires : 5 min à -15°C
• RVB : 30 poses par couche
• Luminance : 40 poses
• Total d’intégration : environ 6 h 50 min
• Acquisitions du 03/10/2025 au 07/10/2025

2. M31 : paramètres astrophysiques essentiels

Distance et structure

Caractéristique	Valeur (Approximative)	Commentaire
Distance	2,5 millions d’années-lumière (760 kpc)	Révélée grâce aux Céphéides par Edwin Hubble en 1925.
Taille (Diamètre)	~ 220 000 années-lumière	Deux fois l’extension de la Voie Lactée. Son envergure angulaire de 3,2° x 1° (~ six pleines lunes) est énorme.
Type Morphologique	SA(s)b ou Sb I-II	Galaxie spirale sans barre, avec des bras modérément enroulés.
Masse Totale	~ 1.5 (Masse Solaires)	Elle contient jusqu’à un trillion d’étoiles, plus que la Voie Lactée.
Vitesse Radiale	~  -300 km/s	Sa vitesse négative (approche) est la preuve d’une collision future.

Composition Chimique (Métallicité)

• Métallicité du disque : proche ou légèrement supérieure à celle du Soleil
• Métallicité du bulbe : élevée (population ancienne, enrichie en éléments lourds)
• Poussière interstellaire : forte absorption dans les bras internes, bien visible dans l’image sous forme de filaments sombres très fins et contrastés

3. Le bulbe et le noyau : un système double remarquable

Le centre de M31 est dominé par son bulbe extrêmement lumineux, où l’on aperçoit  parfaitement les zones de population ancienne.
Le noyau de M31 présente une structure double :

• P1 : un pic lumineux décentré
• P2 : une concentration d’étoiles entourant le trou noir central

Le trou noir supermassif de M31

• Masse estimée : 1,4 × 10⁸ M☉, soit 20 à 30 fois plus massif que celui de la Voie lactée
• Rayon d’influence : ~ 3 pc
  Il est totalement invisible dans l’image, mais son influence structurelle explique la dynamique des étoiles du bulbe interne.
• Noyau Double : Les observations du télescope spatial Hubble ont révélé que le noyau d’Andromède possède une structure double intrigante. On pense aujourd’hui que le « second noyau » (P1) est en réalité un disque d’étoiles froides en orbite excentrique autour du trou noir central, une structure peut-être héritée d’une fusion galactique passée

Les Amas Globulaires et Satellites

M31 est le centre d’un sous-groupe du Groupe Local. L’image, en particulier la version annotée, permet de situer ses voisins et son système d’amas :

• Amas Globulaires : M31 en possède un système particulièrement riche, estimé à 460 amas globulaires. Le plus massif et le plus brillant du Groupe Local est Mayall II (ou G1), souvent considéré comme un noyau de galaxie naine cannibalisée.
• Galaxies Satellites : Les galaxies satellites les plus notables sont M32 (visible comme une petite galaxie elliptique lumineuse au-dessus du bulbe sur la droite de l’image) et M110 (souvent située légèrement en bas à droite de M31 dans un champ plus large), toutes deux des cibles courantes pour l’astrophotographe.

Supernovae et Novas

M31 est célèbre pour avoir accueilli la seule supernova extra-galactique historiquement observée à l’œil nu : S Andromedae (SN 1885A).

4. Objets du champ et annotations

L’image annotée fait apparaître plusieurs types d’objets :

4.1. Étoiles du catalogue Tycho-2

Elles servent de repères astrométriques. Leur grande dispersion en couleur est bien rendue grâce à la calibration photométrique.

4.2. M32 (NGC 221) – galaxie elliptique satellite

Visible sur la droite de l’image, dans un halo ovale bien défini.

• Type : E2
• Distance : même ordre que M31, ~2,5 Mly
• Magnitude : 8,1
• M32 est l’une des très rares galaxies compactes elliptiques connues.
  Elle a probablement perdu une grande partie de son enveloppe externe lors d’interactions anciennes avec M31.

4.3. M110 (NGC 205) – non visible dans ce cadrage

Bien que hors champ ici, M110 est souvent associée à ce type d’image ; elle appartient aussi au système d’Andromède.

4.4. Bras spiraux internes

L’image met particulièrement bien en évidence :

• des bandes de poussière extrêmement fines, révélées par BlurXTerminator
• des zones de formation étoile moins nombreuses que dans les bras externes, car le centre de M31 est dominé par les populations anciennes

5. Simulation de la fusion M31 – Voie lactée

Les dernières simulations dynamiques (HST, Gaia) prédisent :

• Collision dans ~4,0 milliards d’années
• Fusion complète dans ~ 5 à 6 milliards d’années
• Résultat probable : une galaxie elliptique géante, parfois surnommée Milkomeda

Il est important de noter que les mesures récentes de la vitesse tangentielle d’Andromède, notamment celles impliquant la masse du Grand Nuage de Magellan, ont introduit de nouvelles nuances. Certaines simulations suggèrent qu’il y a environ 50 % de chance que les deux galaxies puissent se manquer lors du premier passage, ne fusionnant que dans un avenir encore plus lointain ou restant liées en orbite.

Si la collision se produit, le spectacle sera sans précédent dans le ciel nocturne lointain, transformant notre voûte céleste en un « feu d’artifice » gravitationnel étalé sur des centaines de millions d’années.
Les deux trous noirs centraux spiraleront l’un vers l’autre pour former un trou noir de plusieurs centaines de millions de masses solaires.

• Les bras spiraux seront détruits et transformés en halo d’étoiles diffus.
• Le Groupe Local sera alors dominé par une galaxie unique, beaucoup plus massive que la Voie lactée actuelle.

6. Analyse de la profondeur et qualité de l’image

Avec un temps d’intégration total dépassant 6h, sous un ciel de haute qualité, l’image atteint sans difficulté une magnitude limite de l’ordre de 18,0. Cela permet :

• la détection de nombreuses étoiles Tycho-2
• la mise en évidence d’étoiles faibles du disque externe
• la capture de nuances de couleur fines dans le bulbe et les bras
• des détails des bandes de poussières

La résolution est renforcée par :

• BlurXTerminator (correction de PSF)
• Drizzle x2
• la très faible turbulence du site de Frégénal

7. Conclusion

Les images de M31 ci-dessus présentent un centre galactique riche en détails où la dynamique du bulbe et la présence de M32 sont mises en valeur.
Les bandes de poussières internes, la structure double du noyau et la profondeur atteinte montrent les résultats que peuvent donner des acquisitions longue pose et un traitement avancé sous PixInsight.