nébuleuse planétaire de la constellation du Verseau

NGC 7009

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Constellation: Verseau
Ascension droite (α): 21h 04m 10,790s
Déclinaison (δ): −11° 21′ 47,70″
Magnitude apparente (V): 8,0 8,3 dans la bande B
Dimensions apparentes (V): 0,707′ × 0,523′
Vitesse radiale: −46,6 km/s
Distance: 1 231+92 −80 pc (∼4 020 al)
Type d'objet: Nébuleuse planétaire
Galaxie hôte: Voie lactée
Masse: 0,18 M☉
Dimensions: 0,83 ± 0,06 al × 0,61 ± 0,04 al
Magnitude absolue: -2,45+0,16−0,15
Âge: 52 680 a
Découvreur(s): William Herschel
Date: 7 septembre 1782
Désignation(s): PK 37-34.1 CS=11.5 HD 200516 IRAS 21014-1133 WEB 18944 Gaia DR3 6889338034837425920 PN G037.7-34.5 NVSS J210410-112148 Caldwell 65

NGC 7009 (ou Caldwell 55), aussi surnommée la nébuleuse Saturne, est une nébuleuse planétaire située à environ 1 231+92
−80 pc (∼4 020 al) de la Terre, dans la constellation du Verseau. Elle a été découverte par l'astronome germano-britannique William Herschel en 1782.

Le surnom de « nébuleuse Saturne » donné à NGC 7009 est dû à son apparence atypique qui, notamment dans certains télescopes, rappelle vaguement celle de la planète du même nom.

Histoire observationnelle

Origine du terme de Nébuleuse planétaire

Dans un article publié en 1785 dans la revue Philosophical Transactions of the Royal Society, William Herschel écrivit: I shall conclude this paper with an account of a few heavenly bodies, that from their singular appearance leave me almost in doubt of where to class them. (« Je conclurai cet exposé par la description de quelques corps célestes dont l'aspect singulier me laisse presque dans l'incertitude quant à leur classification. »). Herschel faisait bien entendu allusion à des nébuleuses planétaires, en particulier NGC 7009 qu'il situait à 1,25° de l'étoile Nu Aquarii. Il mentionne dans ce papier l'apparence remarquablement circulaire de cet objet qu'il peine difficilement associé à une nébuleuse du fait de son apparence planétaire. C'est ainsi que le terme nébuleuse planétaire est né.

Autres observations

La nébuleuse fut ensuite observée par le français Joseph Lalande (1801), le germano-balte Wilhelm Struve (1825) et le britannique John Herschel (1825). C'est à l'astronome irlandais William Parsons (dit lord Rosse) à qui l'on doit le surnom de « nébuleuse Saturne » pour NGC 7009, à cause de sa forme allongée qui lui rappelait les anneaux de Saturne.

L'observation de Lalande mérite une remarque, car il s'agit de l'un des cas pour lequel son catalogue d'étoiles publié en 1801 contient un objet qui n'est pas une étoile. Deux observations de Neptune faites les 8 et 10 mai 1795 sont en effet inscrites dans ce catalogue.

Repérage et observation (amateur)

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La nébuleuse NGC 7009 se situe à environ 1,3 degrés presque directement à l'ouest de l'étoile Nu Aquarii (ν Aqr) et à environ 4,4 degrés au sud-est d'Epsilon Aquarii (ε Aqr).

Avec une magnitude apparente égale à 8,0, on peut observer NGC 7009 avec des jumelles dont l'ouverture est de 40 à 50 mm, ou avec un petit télescope. Elle y apparaît sous l'apparence d'une étoile. Ses caractéristiques ne deviennent visibles qu'avec de plus grands instruments. Dans un télescope doté d'une ouverture de 635 mm, NGC 7009 apparaît sous une forme ovale et l'étoile qui niche en son centre devient discernable.

Caractéristiques

Distance, taille et vitesse

Le logiciel en ligne Aladin Lite permet de consulter les données astronomiques de plusieurs catalogues, dont le « GAIA EARLY DATA RELEASE 3 (GAIA EDR3) ». Selon ces données, la parallaxe de NGC 7009 est égale à 0,812 3 ± 0,056 5 mas, ce qui correspond à des valeurs de la distance comprises entre environ 1 151 pc (∼3 750 al) et environ 1 323 pc (∼4 320 al), soit une distance moyenne de 1 231+92
−80 pc (∼4 020 al).

Le grand axe de cette nébuleuse elliptique mesure 0,707' et son petit axe 0,523', ce qui, compte tenu de la distance et grâce à un calcul simple, équivaut à une taille réelle de 0,83 ± 0,06 al × 0,61 ± 0,04 al. Selon Corradi et ses collègues, NGC 7009 est entourée d'un halo très asymétrique dont la taille est 14" × 60". Si l'on tient compte de ce halo, la taille réelle de cette nébuleuse atteint dans sa plus grande dimension 2,6 ± 0,6 al.

Âge

L'âge cinématique d'une nébuleuse planétaire peut être estimé à partir de sa vitesse d'expansion. En supposant une distance d'environ 1,4 kpc (∼4 570 al), ce qui est près des estimations modernes, Sabbadin et ses collègues ont estimé dans une publication de 2004 que NGC 7009 était âgé de 6 000 ans. Une étude plus récente (2021) lui attribue un âge largement supérieur, soit 52 680 ans.

Halo

NGC 7009 est un exemple fascinant de nébuleuse planétaire elliptique hautement excitée contenant des anneaux circumnébulaires, des jets et des FLIER (en) (de l'anglais Fast Low-Ionization Emission Region). Un halo entoure également la nébuleuse et ses multiples coquilles. À chaque extrémité, se trouvent des « poignés », ce qui lui conférait dans les anciens télescopes un aspect semblable à Saturne. La nébuleuse renferme aussi des filaments et des nœuds.

Selon Schönberner et Steffen, dans un article publié en 2024 qui est en quelque sorte un résumé des connaissances acquises sur une douzaine des nébuleuses planétaires, étude qui cite plusieurs références, la vitesse interne du vent du halo de NGC 7009 est de 2 770 km/s et sa luminosité est de 1,4 $L_{\odot }$ (log₁₀= 0,15). Sa perte de masse par année est de 2,24 * 10^-9 $M_{\odot }$ /an (log₁₀=-8,65). La luminosité de la nébuleuse dans le domaine des rayons X est de 8,23 * 10^-3 $l_{\odot }$ (log₁₀=-2,08).

Étoile centrale

La température de l'étoile centrale est d'environ 83 000 K ( $logT=4,95$ ), sa masse est estimée entre 0,61 et 0,62 $M_{\odot }$ et sa luminosité est un peu supérieure à 5000 $L_{\odot }$ ( $log(L/L_{\odot })=3,70$ ). Selon Corradi et ses collègues, la température de l'étoile centrale est d'environ 85 100 K ( $logT=4,93$ ) et sa luminosité est de 3630 $L_{\odot }$ ( $log(L/L_{\odot })=3,56$ ).

Selon une source plus récente (2021), l'étoile au centre de NGC 7009 est de type spectral O(H), sa magnitude visuelle égale à 12,87 et sa masse est estimée à 1,066 $M_{\odot }$ . Sa température de surface atteint les 87 kK ( $Log(T_{eff})=4,94$ ) et sa luminosité est égale à 2 818 $L_{\odot }$ ( $Log(L/L{\odot })=3,45$ ). Le rayon de la nébuleuse est estimé à 0,072 pc et son âge à 52 680 ans.

Selon Schönberner et Steffen, le type spectral de l'étoile au centrale est des type OH. Sa température effective est de 82 kK et sa luminosité est de 3,24 * 10³ $l_{\odot }$ (log₁₀=3,51). Notons que Schönberner et ses collègues ont adopté une distance d'environ 1,23 kpc (∼4 010 al) pour déterminer les valeurs qu'ils proposent.