Hubble traque 25 ans d'expansion de la nébuleuse du Crabe

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Des astronomes de la cour Song, sous le règne de Renzong, notent l'apparition d'une « étoile invitée » (客星, kè xīng) dans la constellation du Taureau. La chose brille assez pour être visible en plein jour pendant vingt-trois jours, avec une magnitude estimée entre -7 et -4,5. Les observateurs japonais et arabes la voient aussi. Elle reste détectable à l'œil nu pendant six cent quarante-deux jours au total, jusqu'en avril 1056.

Personne à l'époque ne sait ce qui vient de se passer. Une étoile massive vient d'exploser, et les débris de cette explosion s'étendent encore aujourd'hui, à environ 6 500 années-lumière de nous.

L'objet retombe dans l'anonymat pendant des siècles. John Bevis le redécouvre en 1731, puis Charles Messier le repère en 1758 et en fait le tout premier objet de son catalogue : M1. En 1842, Lord Rosse lui donne le nom de « Crabe » d'après les filaments qu'il distingue dans son télescope. Carl Otto Lampland détecte les premiers changements structurels dès 1921, preuve que le truc bouge vite à l'échelle astronomique. Et en 1942, Jan Oort confirme le lien avec la supernova de 1054.

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Ce qui rend M1 si particulière, c'est qu'on connaît sa date de naissance à quelques mois près. Pas beaucoup de rémanents de supernova offrent ce luxe.

En 1968, on découvre un pulsar au cœur de la nébuleuse : PSR B0531+21. Il tourne sur lui-même environ trente fois par seconde (période de 33,39 millisecondes), et il ralentit de trente-huit nanosecondes par jour. Ce ralentissement n'est pas anodin : l'énergie de rotation perdue se transforme en un vent de particules relativistes (électrons et positrons) qui souffle dans toute la nébuleuse.

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Les wisps internes, ces structures mouvantes proches du pulsar, se déplacent à la moitié de la vitesse de la lumière. La nébuleuse à vent de pulsar qui en résulte remplit un volume d'une dizaine d'années-lumière et produit un rayonnement synchrotron d'environ 75 000 luminosités solaires. J'ai beau lire ces chiffres depuis des années, la disproportion entre un objet de dix kilomètres de rayon et ce qu'il génère me laisse perplexe à chaque fois.

En 1999, dans le cadre du programme HST 8222, Hubble photographie la nébuleuse du Crabe avec sa caméra WFPC2 (Wide Field and Planetary Camera 2). Quatre filtres capturent l'oxygène doublement ionisé, l'oxygène neutre, le soufre ionisé et le continuum vers 5500 angströms. Ces images constituent ce qu'on appelle l'Epoch 1 dans l'étude de Blair et al.

L'idée derrière, c'est d'avoir une référence spatiale précise. Chaque filament, chaque nœud de matière est positionné avec la résolution de Hubble. Reste à attendre pour mesurer le déplacement.

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Entre mi-février et mi-mars 2024, le programme HST 17500 (Cycle 31) repointe la nébuleuse avec la caméra WFC3, installée lors de la mission de service SM4 en 2009. Six filtres cette fois, dont un filtre Hβ (F487N) absent de la première série. William P. Blair, de Johns Hopkins, mène l'équipe de huit chercheurs.

Le papier qui en résulte, « The Crab Nebula Revisited Using HST/WFC3 », fait trente-quatre pages et trente figures. Publié dans The Astrophysical Journal (volume 997, article 81), accepté le 8 décembre 2025, rendu public le 23 mars 2026 par la NASA.

Les filaments extérieurs se sont déplacés vers l'extérieur. Pas étiré : déplacé. C'est un point que l'étude souligne et qui change la lecture. Un mouvement propre d'au moins 0,3 seconde d'arc par an pour les filaments les plus externes, avec des vitesses de l'ordre de 1 500 kilomètres par seconde (soit 5,5 millions de km/h).

Deux structures inédites apparaissent, quasi diamétralement opposées par rapport au pulsar. La structure nord-ouest, plus brillante, montre un mouvement propre de 3,7 secondes d'arc (plus ou moins 0,1) entre les deux époques. La structure sud-est : 2,8 secondes d'arc (plus ou moins 0,1). Leurs vitesses radiales divergent aussi. La structure NW affiche +68 km/s sur la composante dominante en oxygène ionisé, avec une composante secondaire à -260 km/s. La SE descend à -590 et -840 km/s. Ces filaments n'avaient jamais été signalés auparavant.

La plage globale de vitesse d'expansion des filaments couvre plus ou moins 2 000 km/s, les filaments brillants se concentrant dans une fourchette de plus ou moins 1 250 km/s.

Et le point central : l'expansion accélère. Le vent du pulsar pousse les filaments de l'intérieur, pas par onde de choc mais par pression continue du rayonnement synchrotron. Sur ce mécanisme précis, je reste prudent parce que le papier ne donne pas de valeur numérique d'accélération ; c'est qualitatif pour l'instant.

Blair le dit clairement : « Hubble is the only telescope with the combination of longevity and resolution capable of capturing these detailed changes. » Plus de trente-cinq ans en orbite, une résolution angulaire stable, et des archives qui remontent assez loin pour que vingt-cinq ans de baseline soient exploitables. Le JWST apporte des données complémentaires en infrarouge proche et moyen (imagerie NIR/MIR publiée en 2024), mais pour mesurer un mouvement propre, il faut du temps. Le JWST n'a que quelques années d'archives. Hubble en a plus de trente.

La nébuleuse du Crabe a une espérance de vie estimée entre 50 000 et 100 000 ans avant de se disperser dans le milieu interstellaire. À l'échelle cosmique, c'est éphémère. À l'échelle humaine, on a la chance d'observer un objet en pleine transformation avec les outils qu'il faut.

• NASA Science, « NASA's Hubble Revisits Crab Nebula to Track 25 Years of Expansion », 23 mars 2026 : science.nasa.gov
• Blair et al. 2026, « The Crab Nebula Revisited Using HST/WFC3 », ApJ 997, 81 (DOI : 10.3847/1538-4357/ae2adc) : arxiv.org
• ESA/Hubble, communiqué heic2607, 23 mars 2026 : esahubble.org
• Universe Today, « Watching 25 Years of Expansion in the Crab Nebula with the Hubble » : universetoday.com