GALAXY

Southern Pinwheel Galaxy

— Messier 83 —

The Southern Pinwheel Galaxy Messier 83, a barred spiral studded with pink star-forming regions

Processed by Nicolas Rolland, Paris. 25.6 hours gathered by Martin Pugh at El Sauce Observatory, Rio Hurtado, Chile.

Six supernovae went off in this galaxy between 1923 and 1983. None since.

Found from the Cape in 1752

Messier 83, also catalogued NGC 5236, is a barred spiral in Hydra, about 16 million light-years away and a little over 100,000 light-years across — close to the size of the Milky Way. Nicolas Louis de Lacaille found it from the Cape of Good Hope on 23 February 1752, the first galaxy anyone had recorded beyond the Local Group. Messier added it to his catalogue in 1781; William Lassell was the first to note that it had spiral arms. The nickname came later, from its resemblance to Messier 101 in the northern sky.

Red knots and blue knots

The face-on view is what makes this galaxy worth photographing: the arms are laid out flat, and everything in them is legible. The red knots strung along them are HII regions — clouds of hydrogen lit from inside by stars hot enough to ionise them. The blue patches beside them are the clusters those clouds have already finished making, a few million years old and not yet dispersed. Dark dust lanes follow the arms all the way in, and at the centre the colour changes: the nucleus is yellow, an older population that stopped forming stars long ago.

The same stars, at the other end

Those two things — the knots and the supernovae — are one process seen at both ends. A galaxy this active makes massive stars in quantity, and a massive star lives a few million years and then explodes. Six went off here in sixty years: SN 1923A, 1945B, 1950B, 1957D, 1968L and 1983N, which is among the highest rates recorded anywhere. Then it stopped. Forty years have passed without another, which says nothing about the galaxy and everything about how small a sample six is.

Twenty-five hours, and two of hydrogen

A Planewave CDK17 at f/6.8 with adaptive optics ahead of the sensor, from Rio Hurtado in June 2020 — twenty-five and a half hours across a field of 20 arcminutes square, which the galaxy sits inside comfortably. Twenty-three of those hours are luminance and colour at twenty minutes a frame. Two are H-alpha, in four frames of thirty minutes, and that is the thin part of this dataset: the red knots are the reason to photograph a face-on spiral, and two hours reaches the brightest of them while the fainter ones stay inside the general glow of the arms. There is a second limit underneath it. At 16 million light-years an HII region a hundred light-years across covers about 1.3 arcseconds, which is the same order as the atmosphere allows on a good night — so the knots arrive as points whether or not the exposure is doubled. Martin Pugh gathered the data at El Sauce.


Version française
Six supernovae ont explosé dans cette galaxie entre 1923 et 1983. Aucune depuis.
 
Messier 83, également cataloguée NGC 5236, est une spirale barrée de l'Hydre, à environ 16 millions d'années-lumière et large d'un peu plus de 100 000 années-lumière — soit à peu près la taille de la Voie lactée. Nicolas Louis de Lacaille l'a découverte depuis le Cap de Bonne-Espérance le 23 février 1752 : c'est la première galaxie que quiconque ait relevée au-delà du Groupe local. Messier l'a ajoutée à son catalogue en 1781 ; William Lassell fut le premier à noter qu'elle avait des bras spiraux. Le surnom est venu plus tard, de sa ressemblance avec Messier 101 dans le ciel boréal.
 
C'est la vue de face qui rend cette galaxie intéressante à photographier : les bras y sont étalés à plat, et tout ce qu'ils contiennent devient lisible. Les nœuds rouges qui les jalonnent sont des régions HII — des nuages d'hydrogène éclairés de l'intérieur par des étoiles assez chaudes pour les ioniser. Les taches bleues à côté sont les amas que ces nuages ont fini de fabriquer, âgés de quelques millions d'années et pas encore dispersés. Des bandes de poussière sombre suivent les bras jusqu'au centre, où la couleur change : le noyau est jaune, une population plus ancienne qui a cessé de former des étoiles depuis longtemps.
 
Ces deux choses — les nœuds et les supernovae — sont un même processus vu à ses deux extrémités. Une galaxie aussi active fabrique des étoiles massives en quantité, et une étoile massive vit quelques millions d'années puis explose. Six l'ont fait ici en soixante ans : SN 1923A, 1945B, 1950B, 1957D, 1968L et 1983N, ce qui compte parmi les taux les plus élevés jamais relevés. Puis cela s'est arrêté. Quarante ans ont passé sans la moindre autre, ce qui ne dit rien de la galaxie et tout de la petitesse d'un échantillon de six.
 
Un Planewave CDK17 à f/6,8, optique adaptative devant le capteur, depuis Rio Hurtado, en juin 2020 — vingt-cinq heures et demie sur un champ de 20 minutes d'arc de côté, dans lequel la galaxie tient à l'aise. Vingt-trois de ces heures sont de la luminance et de la couleur en poses de vingt minutes. Deux sont du H-alpha, en quatre poses d'une demi-heure, et c'est la part mince de ce jeu de données : les nœuds rouges sont la raison de photographier une spirale vue de face, et deux heures en atteignent les plus brillants quand les plus ténus restent noyés dans la lueur générale des bras. Une seconde limite se tient dessous. À 16 millions d'années-lumière, une région HII de cent années-lumière couvre environ 1,3 seconde d'arc, soit l'ordre de grandeur de ce que l'atmosphère permet une bonne nuit — ces nœuds arrivent donc sous forme de points, que le temps de pose soit doublé ou non. Martin Pugh a rassemblé les données à El Sauce.

Technical data
OpticsPlanewave CDK17 @ f/6.8
CameraSBIG STXL-11002 (AOX)
MountParamount ME
FiltersHa, L, R, G, B
LocationEl Sauce Observatory, Rio Hurtado, Chile
DateJune 2020
Exposures25.6 hours L 22 × 1200 sec · R 15 × 1200 sec · G 17 × 1200 sec · B 17 × 1200 sec · Ha 4 × 1800s
SoftwarePixinsight, Photoshop
CopyrightsNicolas Rolland & Martin Pugh
Finding chart Southern Pinwheel Galaxy — finding chart
RA13h 36m 59s Dec-29° 51′ 59.6″ Size20.5 × 20.5 arcmin Orientationup is 127° E of N ConstellationHydra