Au cœur de la constellation du Taureau flotte une silhouette déchiquetée, une dentelle de gaz bleu et or que les astronomes ont baptisée la Nébuleuse du Crabe. Elle semble immobile, suspendue dans le vide. Pourtant, elle est tout sauf paisible : c’est le vestige d’une catastrophe cosmique, l’explosion d’une étoile massive observée sur Terre en 1054.
1054 : l’apparition d’un « invité céleste »
De nombreux événements cosmiques sont consignés dans de volumineuses chroniques chinoises[1]. La plupart de ces témoignages figurent dans l’encyclopédie Wenxian-TongKao compilée par Ma-Touan-Lin (ou Ma Duanlin). Les observations issues du livre 294 de son encyclopédie ont été traduites pour la première fois par Edouard Biot en 1846[2]. Il écrit pour l’année 1054 :
« 1054, 4 juillet (période Tchi-ho, Ière année, 5e lune, jour Ki-tcheou), une étoile extraordinaire parut au sud-est du Thien-kouan (M 1192, x Taureau) ; elle pouvait en être éloignée de quelques dixièmes de degré. A la fin de l’année elle s’effaça. »
C’est dans la direction Est-Nord-Est qu’il faut lever les yeux vers le ciel, à la pointe de la corne du Taureau pour voir le spectacle, un peu avant le lever du Soleil.
Il semble ici que Biot ait mal traduit la durée de visibilité, puisqu’on trouve également dans certaines traductions « après plus d’un an, elle s’effaça ». Les chroniqueurs de la dynastie Song consignent l’événement avec une précision qui, mille ans plus tard, permet encore aux astrophysiciens de reconstruire la scène. Le texte original rapporte un peu plus loin une information que Biot n’a pas relevée[3] :
« Visible de jour, comme Vénus ; des rayons jaillissaient de tous côtés ; la couleur était rougeâtre-blanche. Elle était visible 23 jours ».
Cette étoile invitée — kexing — reste visible 23 jours en plein jour. On retrouve sa trace un peu plus tard et il semble bien que cette étoile puis près de 22 mois entre juillet 1054 et avril 1056. Une longévité qui exclut les comètes ou les novæ ordinaires et il s’agit donc d’une supernova, l’une des plus brillantes jamais observées.
Les Japonais la voient aussi, notant qu’elle « était aussi grande que Jupiter ». Les chroniqueurs arabes la mentionnent depuis l’Égypte et le Yémen. L’Europe, en revanche, semble n’avoir rien vu. La question intrigue encore. Comment une étoile aussi brillante a-t-elle pu passer inaperçue en Occident ? Plusieurs hypothèses existent comme la proximité du Soleil avec l’évènement : en juillet 1054, l’étoile se lève juste avant l’aube. Un mauvais temps durable ou plus probablement une faible tradition d’observation dans certaines régions peuvent expliquer cette absence. On peut invoquer le contexte religieux et certains historiens ont suggéré que des observations auraient pu être omises ou interprétées comme des présages indésirables. Aucune preuve ne permet de trancher. Mais les textes chinois, japonais et arabes suffisent à reconstruire l’événement.
La redécouverte : un fantôme dans les télescopes
En 1942, l’astronome N. U. Mayall reprend les textes orientaux pour estimer la luminosité de l’étoile[4]. Il conclut que la supernova de 1054 devait atteindre une magnitude absolue proche de –16 :
« La 1054 nova peut avoir été l’une des plus brillantes supernovæ jamais enregistrées. »
L’étoile mourante projette dans l’espace une enveloppe de gaz à plus de 1300 km/s, vitesse mesurée par le décalage des raies spectrales. Cette matière, toujours en expansion, forme aujourd’hui la Nébuleuse du Crabe.
La nébuleuse elle-même est observée pour la première fois en 1731 par John Bevis, puis intégrée au catalogue de Messier sous le numéro M1. Mais il faut attendre le XXᵉ siècle pour que les astronomes comprennent qu’elle est le vestige de l’explosion de 1054. En 1928, Edwin Hubble évoque déjà la possibilité que certaines nébuleuses soient des « coquilles » de novæ anciennes. À propos du Crabe, il écrit[5]. :
« La Nébuleuse du Crabe est peut-être un troisième cas (de supernova), car elle s’étend rapidement et a dû nécessiter environ 900 ans pour atteindre sa taille actuelle. »
Cette estimation concorde remarquablement avec la date de 1054. Les mesures modernes montrent que la nébuleuse s’étend toujours, à un rythme d’environ 0,2 seconde d’arc par an. En extrapolant cette expansion à rebours, certains astronomes obtiennent une date d’origine autour de 1172, d’autres 1138, légèrement plus tardives que 1054. Mayall et Oort expliquent l’écart par une expansion du gaz qui n’est pas parfaitement uniforme, car le nuage est traversé par des ondes de chocs internes alimentés par une source d’énergie centrale.
En 1968, une découverte bouleverse la compréhension de la nébuleuse : au centre, les astronomes détectent un pulsar, une étoile à neutrons tournant sur elle-même 30 fois par seconde. Ce pulsar émet des faisceaux de lumière et de particules qui sculptent la nébuleuse, l’illuminent et l’accélèrent. Il est le moteur de ce « Crabe » cosmique. La présence d’un pulsar confirme définitivement que la nébuleuse est le vestige d’une supernova : seules les explosions d’étoiles massives laissent derrière elles ce type d’objet.
La Nébuleuse du Crabe est aujourd’hui l’un des objets les plus étudiés du ciel. Elle est unique pour plusieurs raisons car on connaît précisément sa date d’explosion, ce qui est rare[6]. Elle contient un pulsar très actif, qui alimente la nébuleuse en énergie et elle est jeune, environ 970 ans, ce qui permet d’observer une supernova « en évolution ». Les astrophysiciens y voient un laboratoire naturel pour comprendre la physique extrême : champs magnétiques gigantesques, accélération de particules, turbulence du plasma.
[1] Lundmark K., Suspected New Stars Recorded in Old Chronicles and Among Recent Meridian Observations, Publications of the Astronomical Society of the Pacific, Vol. 33, No. 195, p.225 (1921).
https://iopscience.iop.org/article/10.1086/123101
[2] Biot E., Des étoiles extraordinaires observées en Chine depuis les temps anciens jusqu’à l’an 1203 de notre ère, Connaissance des Temps ou des Mouvements célestes à l’usage des astronomes et des navigateurs, Bureau des Longitudes, p. 67, 1846
https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k6502593d/f484
[3] Duyvendak J.J.L., Further Data bearing on the Identification of the Crab Nebula with the Supernova of 1054 A.D. Part I. The ancient oriental Chronicles. Publications of the Astronomical Society of the Pacific, Vol. 54, No. 318, p.91 (1942)
https://iopscience.iop.org/article/10.1086/125409
[4] Mayall, N. U., Oort, J. H., Further Data bearing on the Identification of the Crab Nebula with the Supernova of 1054 A.D. Part II. The astronomical aspects. Publications of the Astronomical Society of the Pacific, Vol. 54, No. 318, p.91 (1942). https://iopscience.iop.org/article/10.1086/125410
[5] Hubble E., Novae or Temporary Stars, Astronomical Society of the Pacific Leaflets, Vol. 1, No. 14, p.55 (1928).
https://articles.adsabs.harvard.edu/pdf/1928ASPL….1…55H
[6] Green, D.A., Stephenson, F.R., Historical Supernovae. In: Weiler, K.W. (eds) Supernovae and Gamma-Ray Bursters. Lecture Notes in Physics, vol 598. Springer, Berlin, Heidelberg (2003). https://doi.org/10.1007/3-540-45863-8_2
Image en-avant générée par IA.
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