M101 est une grande galaxie d'un diamètre de 170 000 années-lumière. À titre de comparaison, la Voie lactée a un diamètre de 258 000 années-lumière. Il compte environ un billion d'étoiles, soit le double de la Voie Lactée. Il a une masse de disque de l'ordre de 100 milliards de masses solaires, avec un petit bombement central d'environ 3 milliards de masses solaires.

M101 a une forte population de régions H II , dont beaucoup sont très grandes et lumineuses. Les régions H II accompagnent généralement les énormes nuages ​​d’hydrogène moléculaire haute densité se contractant sous leur propre force de gravitation, où les étoiles se forment . Les régions H II sont ionisées par un grand nombre de jeunes étoiles extrêmement brillantes et chaudes; ceux de M101 sont capables de créer de superbes bulles chaudes . Dans une étude de 1990, 1264 régions H II ont été cataloguées dans la galaxie. Trois sont suffisamment visibles pour recevoir les nouveaux numéros de catalogue général - NGC 5461, NGC 5462 et NGC 5471.

M101 est asymétrique en raison des forces de marée provenant des interactions avec ses galaxies compagnes. Ces interactions gravitationnelles compriment le gaz hydrogène interstellaire , ce qui déclenche ensuite une forte activité de formation d'étoiles dans les bras spiraux de M101 pouvant être détectée sur des images ultraviolettes.

En 2001, la source de rayons X P98, situé dans M101, a été identifié comme une source de rayons X ultra-lumineuse - une source plus puissante que toute seule étoile mais moins puissant qu'une galaxie entière - en utilisant l' Observatoire de rayons X Chandra . Il a reçu la désignation M101 ULX-1. En 2005, Hubble et XMM-Newton observations ont montré la présence d'un homologue optique, ce qui indique fortement que M101 ULX-1 est un binaire de rayons x . D'autres observations ont montré que le système s'écartait des modèles attendus - le trou noir ne fait que 20 à 30 masses solaires et consomme des matériaux (y compris le vent stellaire capturé) à un rythme plus rapide que ne le suggère la théorie.

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