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Amas globulaires à observer : M13, M3, M5 et les autres boules d'étoiles
Un amas globulaire est une boule serrée de centaines de milliers d'étoiles très anciennes, qui gravite autour du centre de la Voie lactée. Depuis la France, les plus faciles sont M13 dans Hercule, M3 dans les Chiens de chasse et M5 dans le Serpent : ils se devinent aux jumelles comme de petites taches floues, et un télescope de 150 mm de diamètre commence à en séparer les étoiles du pourtour, par exemple un Dobson à grand miroir pour résoudre les amas.
Qu'est-ce qu'un amas globulaire ?
Un amas globulaire est un groupe d'étoiles liées entre elles par la gravité, de forme à peu près sphérique, très dense au centre. Une dizaine de milliers à plusieurs centaines de milliers d'étoiles s'y côtoient dans un volume de quelques dizaines d'années-lumière seulement. Pour comparaison, les étoiles de notre voisinage solaire sont séparées de plusieurs années-lumière : au cœur d'un amas globulaire, elles sont beaucoup plus proches les unes des autres.
On connaît environ 150 amas globulaires autour de la Voie lactée. Ils ne sont pas dans le disque, là où se trouvent le Soleil et les bras spiraux, mais dans un grand halo qui enveloppe la galaxie. Leurs étoiles comptent parmi les plus vieilles que l'on connaisse : l'âge généralement admis est de l'ordre de dix à treize milliards d'années, soit presque l'âge de l'Univers. Elles contiennent très peu d'éléments lourds, ce qui est la signature d'une formation précoce.
Il ne faut pas les confondre avec les amas ouverts, comme les Pléiades : ceux-ci sont jeunes, lâches, situés dans le disque, et se résolvent en étoiles même aux jumelles. Si vous voulez comparer les deux familles, notre page sur les amas d'étoiles à observer vous donne les amas ouverts les plus accessibles.
Pourquoi ressemblent-ils à des taches floues dans un petit instrument ?
La distance explique tout. Les amas globulaires les plus proches sont à environ dix mille années-lumière, la plupart bien au-delà, à vingt ou trente mille. À cette distance, les étoiles individuelles sont trop faibles et trop rapprochées pour être séparées par un petit instrument : leurs lumières se fondent en une lueur diffuse, plus brillante au centre.
La capacité d'un instrument à séparer deux points rapprochés dépend de son diamètre. Plus l'ouverture est grande, plus l'image est fine et plus l'instrument capte de lumière. C'est pourquoi un amas globulaire est un excellent juge de votre matériel : il passe progressivement de la tache cotonneuse à la poussière d'étoiles scintillantes à mesure que le diamètre augmente.
Que voit-on selon le diamètre de l'instrument ?
| Instrument | Ce que l'on observe en général |
|---|---|
| Œil nu, ciel très noir | M13 apparaît comme une étoile floue ; quelques amas, très peu nombreux, sont visibles ainsi |
| Jumelles 10x50 | Une petite tache ronde et brumeuse, plus lumineuse au centre, sans étoiles séparées |
| Lunette ou télescope de 70 à 90 mm | Un halo granuleux ; les étoiles les plus brillantes du bord commencent à scintiller |
| Télescope de 130 à 150 mm | Le pourtour se résout en points ; le centre reste une masse lumineuse |
| Télescope de 200 mm et plus | Des centaines d'étoiles séparées, des chaînes d'étoiles qui partent du cœur ; effet de « boule de neige » étincelante |
Ces descriptions varient selon la transparence de l'air, l'obscurité du ciel et l'habitude de l'observateur. Si vous observez depuis la ville, le halo et le contraste se perdent : lisez d'abord notre page sur la pollution lumineuse pour savoir ce que vous pouvez raisonnablement espérer.
Quels amas globulaires viser en premier depuis la France ?
Voici une sélection d'amas bien placés dans le ciel de l'hémisphère nord, classés par ordre de facilité. Les magnitudes sont des ordres de grandeur : plus le nombre est petit, plus l'objet est brillant.
| Amas | Constellation | Magnitude (environ) | Distance (environ) | Meilleure saison |
|---|---|---|---|---|
| M13 | Hercule | 5,8 | 22 000 années-lumière | Printemps à fin d'été |
| M3 | Chiens de chasse | 6,2 | 33 000 années-lumière | Printemps |
| M5 | Serpent | 5,7 | 25 000 années-lumière | Printemps et été |
| M92 | Hercule | 6,3 | 26 000 années-lumière | Printemps à été |
| M15 | Pégase | 6,2 | 33 000 années-lumière | Fin d'été et automne |
| M22 | Sagittaire | 5,1 | 10 000 années-lumière | Été, bas sur l'horizon sud |
Tous ces objets sont du catalogue Messier, la liste de repères dressée par l'astronome français Charles Messier au XVIIIe siècle. Ils sont donc à portée d'un instrument de débutant, à condition d'un ciel un peu sombre.
Comment trouver M13, le grand amas d'Hercule ?
M13 est le plus célèbre des amas globulaires de l'hémisphère nord. Hercule est une constellation vaste mais peu brillante ; on la repère grâce à son « Trapèze », un quadrilatère d'étoiles de magnitude moyenne qui domine la constellation. M13 se trouve sur le côté ouest de ce quadrilatère, environ au tiers de la ligne qui relie les deux étoiles Êta et Zêta d'Hercule, en partant d'Êta.
Pour y arriver depuis le ciel familier, repérez d'abord la Lyre et sa brillante étoile Véga, puis la couronne boréale, petit arc d'étoiles à l'ouest d'Hercule. Hercule est coincée entre les deux. Sur une carte, un planisphère céleste à tourner selon la date vous montre en quelques secondes quelle partie de la constellation est visible à l'heure choisie.
M13 a été repéré par l'astronome anglais Edmond Halley en 1714, puis catalogué par Messier en 1764. Elle compte plusieurs centaines de milliers d'étoiles selon les estimations. En 1974, un message radio a été envoyé depuis le radiotélescope d'Arecibo dans sa direction, à titre de démonstration technique : il mettra plusieurs dizaines de milliers d'années à arriver, et l'amas aura bougé d'ici là, donc personne ne l'attend vraiment.
Comment trouver M3, M5 et les autres ?
M3, dans les Chiens de chasse, est repérable à mi-chemin entre Arcturus (dans le Bouvier) et Cœur de Charles, la principale étoile des Chiens de chasse. On peut aussi partir du ciel du printemps : notre page sur les constellations de printemps explique comment retrouver Arcturus et la zone environnante. C'est un amas particulièrement régulier, que beaucoup d'observateurs trouvent très beau.
M5 est situé dans le Serpent, près de l'étoile 5 Serpentis. Un petit instrument la montre facilement, et c'est l'un des amas les plus riches de l'hémisphère nord. M92, dans Hercule aussi, est plus petit et plus concentré que M13 : il est souvent oublié, alors qu'il est tout à fait remarquable. M15, dans Pégase, se trouve à environ quatre degrés de l'étoile Énif, à portée d'un champ de jumelles.
M22, dans le Sagittaire, est brillant et proche, donc spectaculaire, mais il reste bas sur l'horizon sud depuis nos latitudes : à Paris, il ne dépasse guère une quinzaine de degrés de hauteur. Il faut un horizon sud bien dégagé et un air limpide ; il est plus haut dans le sud de la France. M22 est le premier amas globulaire connu : il a été repéré en 1665 par l'astronome allemand Abraham Ihle.
Quant à Oméga du Centaure, le plus grand et le plus brillant de tous, il est situé dans le ciel austral et n'est pratiquement jamais visible depuis la France métropolitaine : il se lève trop peu au-dessus de l'horizon.
Quel matériel utiliser pour les amas globulaires ?
Les amas globulaires récompensent le diamètre. Avec des jumelles, on ne verra que des taches, mais c'est déjà un plaisir de les retrouver sans instrument compliqué : les jumelles de 10x50 sont un bon point de départ, comme des jumelles 10x50 pour repérer les amas. Pour séparer les étoiles, il vaut mieux viser un télescope de 130 à 200 mm de diamètre.
Le grossissement doit rester modéré au début : un oculaire donnant un grossissement de l'ordre de 50 à 80 fois montre bien l'amas entier. Ensuite, en augmentant à 120 ou 150 fois, on peut chercher à séparer les étoiles du cœur, si l'air est calme. Pour rappel, le grossissement se calcule en divisant la focale du télescope par celle de l'oculaire ; si vous hésitez sur les oculaires, notre page oculaire de télescope : lequel choisir détaille les gammes utiles.
Un conseil qui change tout : la vision décalée. Au lieu de fixer directement l'amas, regardez légèrement à côté. Les cellules de l'œil sensibles aux faibles lumières sont plus nombreuses à la périphérie de la rétine, et l'amas semble soudain plus riche en étoiles.
Comment préparer une soirée d'observation d'amas ?
- Choisissez une nuit sans Lune, ou avec une Lune très fine : la lumière lunaire efface les détails.
- Laissez vos yeux s'habituer à l'obscurité au moins vingt minutes, sans regarder un écran de téléphone.
- Laissez le télescope atteindre la température extérieure, pour que l'air chaud du tube ne trouble pas l'image.
- Repérez l'amas avec le plus petit grossissement, centrez-le, puis augmentez progressivement.
- Notez ce que vous voyez dans un carnet : comparer d'une nuit à l'autre est la meilleure façon de progresser.
Questions fréquentes
Quelle est la différence entre un amas globulaire et un amas ouvert ?
Un amas ouvert est jeune, lâche et situé dans le disque de la galaxie, avec quelques dizaines à quelques centaines d'étoiles. Un amas globulaire est très ancien, sphérique, serré, situé dans le halo, avec des dizaines ou des centaines de milliers d'étoiles.
Peut-on voir un amas globulaire à l'œil nu ?
Très peu, et seulement sous un ciel exceptionnellement noir. M13 peut apparaître comme une petite étoile floue pour un observateur entraîné ; pour presque tout le monde, les jumelles sont nécessaires.
Pourquoi sont-ils si vieux ?
Parce qu'ils se sont formés très tôt dans l'histoire de la galaxie, à partir d'un gaz pauvre en éléments lourds. Depuis, ils n'ont presque plus formé d'étoiles nouvelles.
Quelle est la meilleure saison pour les observer depuis la France ?
Du printemps à la fin de l'été pour M3, M5, M13 et M92, puis l'automne pour M15. Les soirées d'été sont les plus douces, mais les nuits restent courtes à nos latitudes.