L’image du mois d’avril 2021 : les nébuleuses de la Flamme et de la Tête de Cheval

Pour avril 2021, nous replongeons dans le ciel profond avec cette image toujours appréciée des nébuleuses de la Tête de Cheval (ou nébuleuse Barnard 33) et de la Flamme (ou nébuleuse NGC 2024) dans la constellation d’Orion. L’image présentée a été réalisée par Julien Denis les 10 et 18 janvier 2021 en milieu urbain avec une lunette Sky Watcher Esprit 100 ED, fixée sur une monture Sky Watcher EQ-6 R Pro, équipée d’une caméra monochrome ZWO ASI 1600 MM et de sa roue à filtres ZWO.
Le temps de pose cumulé avec un filtre rouge Halpha à bande spectrale étroite (6 nm) est de 3H 40 minutes, soit 22 poses unitaires de 10 minutes. Le traitement numérique a été conduit avec les logiciels Siril et Gimp.

Cliquer sur l’image pour la voir en grand format sans annotation.

La nébuleuse obscure de la Tête de Cheval :
Reconnaissable à son profil caractéristique, la nébuleuse de la Tête de Cheval, de son vrai nom Barnard 33, est une nébuleuse obscure (ou sombre).
Les nébuleuses obscures ou encore nébuleuses en absorption sont des régions où les poussières du milieu interstellaire semblent se concentrer en grands nuages qui apparaissent comme des régions pauvres en étoiles. Les nébuleuses sombres peuvent être vues si elles obscurcissent une partie d’une nébuleuse en émission (comme ici) ou en réflexion, ou bien, si elles bloquent la lumière des étoiles en arrière-plan.
L’hydrogène de ces nuages sombres et opaques existe sous forme moléculaire (H2). Les nuages moléculaires sont constitués principalement de gaz et de poussières, mais peuvent aussi contenir beaucoup d’étoiles. Leurs cœurs sont complètement cachés dans le domaine visuel et seraient indétectables si leurs molécules constitutives n’émettaient pas dans le domaine des rayonnements micro-ondes non absorbés par la poussière et traversant aisément ces nuages.
Ceux-ci possèdent un champ magnétique interne qui les empêche de s’effondrer sur eux-mêmes sous l’effet de leur propre gravitation.
Cette nébuleuse, située à 1600 années-lumière, a été découverte en 1888 par Williamina Flemming sur une plaque photographique prise William Henri Pickering à l’observatoire du Harvard College dans l’état du Massachussets aux Etats Unis. Cette femme astronome faisait partie des « calculatrices de Harvard » que Pickering engageait pour traiter mathématiquement d’importantes quantités d’informations astronomiques [1].
Nous savons aujourd’hui que ces objets sont le siège d’importants évènements dans la formation des étoiles.

La nébuleuse en émission IC 434 :

En arrière plan de la Tête de Cheval, on trouve la nébuleuse en émission IC 434, de couleur rouge, d’étendue égale à 2 fois le diamètre de la pleine Lune. Les nébuleuses en émission sont des nuages de gaz ionisé dans le milieu interstellaire qui absorbent la lumière d’une étoile chaude proche – ici, Sigma Orionis A à 1150 a-l, de magnitude 4,3, de type spectral O, rayonnant fortement dans l’ultraviolet extrême et ionisant ainsi le gaz alentour – et la réémettent sous forme de couleurs variées à des énergies plus basses.
La couleur des nébuleuses en émission dépend de leur composition chimique et de l’intensité de leur ionisation. Ici, la couleur rouge de la nébuleuse IC 434 est celle de la raie de l’hydrogène alpha (ionisé une fois, noté HII) à 656,3 nanomètres de longueur d’onde, en raison de la forte présence de ce gaz dans le milieu interstellaire et de son potentiel d’ionisation relativement bas. Si l’ionisation est plus intense, d’autres éléments peuvent être ionisés et les nébuleuses peuvent émettre dans d’autres nuances de rouge (comme le soufre II à 671,9 et 673,0 nm), aussi dans le vert (oxygène III à 495,9 et 500,7 nm) ou bien dans le bleu (hydrogène bêta à 486,1 nm).
Les plus connues des régions HII sont :
– la nébuleuse d’Orion, dans notre Voie Lactée,
– la nébuleuse de la Tarentule, dans le Grand Nuage de Magellan,
– NGC 604, dans la galaxie du Triangle.

La nébuleuse en émission de la Flamme ou NGC 2024 :
La nébuleuse de la Flamme ou NGC 2024 est une nébuleuse en émission découverte en 1786 par l’astronome William Herschel. Située à 1350 années-lumière de nous, elle couvre une étendue de 12 années-lumière.
C’est Alnitak {en arabe : ceinture) ou Zeta Orionis, l’étoile brillante la plus à l’est du baudrier d’Orion à 800 a-l, de type spectral O, avec une magnitude apparente de 1,85, qui active la nébuleuse. L’intense rayonnement ultraviolet de cette super géante bleue ionise les atomes d’hydrogène de la nébuleuse qui émettent une lueur rouge à 656,3 nm de longueur d’onde lorsqu’ils capturent un électron libre (émission Halpha).
Le ruban sombre que l’on voit en travers de la nébuleuse en lumière visible provient des nuages de gaz et surtout de poussières opaques qui, placés devant la nébuleuse, en absorbent le rayonnement.
Les observations en rayons X réalisées à l’aide de l’observatoire spatial Chandra ont montré la présence de près de 300 jeunes étoiles au centre de la nébuleuse sur une population totale estimée à 800 étoiles. Les étoiles centrales sont âgées de 200 000 ans, alors que celles en périphérie datent de 1,2 million d’années. La nébuleuse de la Flamme s’est donc formée très récemment !

Comparaison avec une image en couleur de ces trois nébuleuses :
Il est intéressant de constater que la prise de vue en noir et blanc avec un filtre rouge qui ne laisse passer qu’une étroite bande spectrale étroite centrée sur la raie Halpha de l’hydrogène, réduit considérablement l’intensité du rayonnement visible émis par toutes les étoiles, en particulier par Alnitak et Sigma Orionis. De ce fait, la structure des trois nébuleuses est correctement traduite sur toute la surface de l’image.
On pourra faire la comparaison avec la même photo, prise en lumière visible, et publiée en février 2010 par Christophe Mercier et Jean Pierre Debet.

Webographie :
https://fr.wikipedia.org/wiki/N%C3%A9buleuse_de_la_T%C3%AAte_de_Cheval
https://fr.wikipedia.org/wiki/N%C3%A9buleuse_obscure
https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9gion_HII
https://fr.wikipedia.org/wiki/Sigma_Orionis
https://fr.wikipedia.org/wiki/N%C3%A9buleuse_de_la_Flamme
https://fr.wikipedia.org/wiki/Zeta_Orionis
[1] https://fr.wikipedia.org/wiki/Harvard_Computers

L’image du mois de mars 2016 : la constellation d’Orion

Pour le mois de mars 2016, nous vous proposons la photographie « classique » de la constellation d’Orion, une image réalisable avec un minimum de matériel, à savoir un appareil photographique numérique (APN) réflex ou bridge muni d’un objectif grand angulaire, monté, soit sur un pied motorisé permettant de faire des poses longues, soit sur un pied fixe classique, entraînant alors la prise d’un plus grand nombre de photos.
Cliquer sur l’image pour l’observer en résolution supérieure.
Cette photo a été réalisée par Michel Tharaud, à son domicile, aux Allois, dans la banlieue est de Limoges avec un APN Canon EOS 20D équipé d’un téléobjectif réglé à 18 mm, monté sur une monture Ioptron « Sky Tracker » [1] assurant le suivi. Le temps de pose global est de 18 minutes, correspondant au cumul de 9 enregistrements de 2 minutes sous une sensibilité de 800 ISO et une ouverture de F/10 . Le traitement numérique a été effectué avec le logiciel Pixinsight lors de l’atelier astrophoto du mois de février.
Avec un pied classique sans suivi, il faudrait faire une centaine de poses d’une dizaine de secondes pour parvenir à un résultat équivalent : voir à ce sujet l’article « Puis-je photographier ces étoiles avec mon appareil sur un pied non motorisé [2] ».

Forme de la Constellation [3] :
Avec autant d’étoiles brillantes facilement visibles et reconnaissables à l’œil nu, Orion est la constellation emblématique de l’hiver dans l’hémisphère nord. Ses sept étoiles les plus brillantes forment un nœud papillon quand on la voit dans le sens horizontal et un sablier quand elle est orientée verticalement comme ici. Quatre étoiles très brillantes forment un trapèze caractéristique au milieu duquel se trouve un alignement de trois autres étoiles, le « Baudrier » ou les « Rois Mages », qui constituent une signature remarquable impossible à manquer.

Orion Mythologie

Mythologie [3] :
Orion est peut-être la constellation la plus ancienne : de nombreuses civilisations l’ont repérée et représentée avec des formes différentes de notre vision actuelle :

Vers -2500 avant notre ère, les Sumériens (habitants de l’actuel Irak) y voyaient un mouton.

Les Égyptiens la considéraient comme une offrande à Osiris, dieu de la Mort et de l’outre-monde.

En Chine, Orion est l’une des vingt-huit figures du zodiaque chinois traditionnel ; elle est connue sous le nom de « Shen », ce qui signifie littéralement « trois », peut-être en référence aux trois étoiles du Baudrier.

En Grèce, Orion était mentionnée sous cette dénomination dans l’Odyssée d’Homère, les Odes d’Horace, les Phénomènes d’Aratus de Soles et l’Enéide de Virgile.
Elle était bien entendu répertoriée parmi les quarante-huit constellations de l’Almageste [4] (la somme des connaissances mathématiques et astronomiques les plus avancées de l’Antiquité) de Ptolémée.

Orion est aussi citée dans la Bible, dans les livres de Job (9.9) (38.31-32) et d’Amos (5.8).

Pour la mythologie grecque, elle représente le chasseur légendaire Orion qui se vantait de pouvoir tuer n’importe quel animal. Dans certaines versions de la légende, il fut tué par le Scorpion, qui a été placé à l’opposé de la voûte céleste par les dieux afin qu’on ne les voit jamais en même temps au-dessus de l’horizon. Dans une autre version, on raconte que Orion s’éprit des Pléiades, les 7 filles d’Atlas. Fuyant la force du chasseur, elles furent changées en colombes par le puissant Zeus. Cela n’a pas suffi… Elles sont maintenant placées dans le ciel à un endroit où Zeus continue à les défendre sous l’apparence du Taureau [5].

Principales étoiles de la Constellation [3] :
Sous nos latitudes, Orion apparaît en position horizontale au dessus de l’horizon Est en octobre pour disparaître en position verticale vers l’Ouest en mars. Sa silhouette très reconnaissable la fait tout de suite repérer.
Orion 4 recoupée annotée Orion contient 2 étoiles super-géantes :
Bételgeuse [6] (ou α Orionis), à l’épaule droite d’Orion, est une supergéante rouge (donc « froide ») reconnaissable sur la photo par sa couleur jaune orangé. Sa magnitude apparente varie légèrement de 0 à 1,3 sur une période de 5,7 années. 100 000 fois plus brillante que le Soleil, 950 fois plus grande, 22 fois plus massive, elle s’étendrait au-delà de l’orbite de Jupiter si elle était située à sa place ; Bételgeuse est l’une des étoiles les plus grandes que l’on connaisse et, malgré sa distance (environ 640 années-lumière), elle est la seule avec la Soleil dont le disque a été résolu spatialement par le télescope spatial Hubble avant l’avènement des techniques d’interférométrie [7]. Par conséquent, sa chromosphère est elle-même immense et s’étendrait, selon les dernières études, sur 150 unités astronomiques (à titre de comparaison, Pluton ne s’éloigne jamais à plus de 50 ua du Soleil).
Avec un âge de seulement quelques millions d’années et dotée d’une taille énorme, Bételgeuse est vouée à exploser en une supernova qui sera facilement visible depuis la Terre même en plein jour, d’ici à quelques milliers d’années. Suite à son explosion, elle sera réduite à un diamètre d’une vingtaine de kilomètres et deviendra une étoile à neutrons.

Rigel [8] (ou β Orionis), à la cheville gauche d’Orion, est aussi une supergéante, mais bleue cette fois (donc chaude), ainsi que le révèle la photo. Grande comme 80 Soleils et 40 000 fois plus lumineuse, elle atteint une magnitude absolue de -6,7. C’est l’une des étoiles les plus lumineuses que l’on connaisse.
Si elle prenait la place de Sirius qui n’est qu’à 9 al de nous, nos nuits seraient autant éclairées qu’avec une Lune en premier quartier. Située à 770 al, sa magnitude apparente de 0,18 la classe à la 6^ème place des étoiles les plus brillantes [5]. Comme Bételgeuse, Rigel est une étoile mourante, probablement en train de fusionner l’hélium en carbone et oxygène.
Elle évolue dans une région riche en nébuleuses et éclaire plusieurs nuages de poussière, comme la Nébuleuse de la Tête de Sorcière (IC 2118) qu’il serait intéressant de photographier.

Trois autres étoiles remarquables [5] de cette constellation sont celles du Baudrier : Alnitak (ζ Orionis), Alnilam (ε Orionis) et Mintaka (δ Orionis). Alnitak, qui jouxte la célèbre nébuleuse de la Tête de Cheval, est une étoile triple dominée par une géante bleue très chaude dont la température en surface dépasse 30 000°. L’étoile centrale, Alnilam, la plus lumineuse de la « Ceinture » est aussi une étoile bleue très chaude, très proche de son déclin. La dernière, Mintaka, la moins brillante, est en fait un système complexe de 5 étoiles. On peut en distinguer au moins une avec un télescope.

Dans la pointe du poignard d’Orion, on trouve facilement la célèbre Nébuleuse d’Orion ou Messier 42, une cible privilégiée pour tous tous les astronomes amateurs, débutants ou confirmés. Celle-ci a déjà fait l’objet d’un article dans cette rubrique [9]. Nous n’y reviendrons pas.
Il faut aussi signaler l’étoile Hatsya ou ι Ori (iota Ori) [10] qui est une étoile « en fuite ». Selon une théorie, Hatsya faisait partie d’une paire d’étoiles binaires étroitement soudées. Dans une collision entre les deux binaires remontant à environ 2,7 millions d’années, deux des quatre étoiles ont été éjectées, tandis que les deux autres (la paire Iota Ori O et B) est restée plus ou moins sur le site de l’évènement. La collision des vents stellaires de cette paire fait de cette région une source importante de rayons X [11].

Le bras gauche d’Orion semble tenir un arc dont l’étoile la plus brillante est Tabit. Conformément à la légende grecque, il s’agit plutôt de la dépouille d’un animal sauvage qu’il a chassé [5].

Alignements lointains :
Remarquable entre toutes, Orion peut servir de guide pour retrouver la position de nombreuses étoiles remarquables caractéristiques des constellations auxquelles elles appartiennent.

Hexagone d'hiver Stellarium3

En prolongeant au sud-ouest la ligne des étoiles du Baudrier, on trouve Sirius (α Canis Majoris) dans la gueule du Grand Chien. Cette étoile blanche, très proche de la Terre (8,6 al) est la plus lumineuse du ciel d’hiver avec une magnitude apparente de -1,46. Du fait de sa proximité avec la Terre et le Soleil, elle a servi à plusieurs découvertes, notamment la mise en évidence du mouvement propre des étoiles (1,34 seconde d’arc par an), la mesure de sa vitesse radiale (-7,6 km/s), la présence à ses côtés Sirius B, la première naine blanche à avoir été observée (en 1862 par A. G. Clark) [12].

En prolongeant cette même ligne vers le nord-est cette fois, on rencontre Aldébaran (α Tauri), l’étoile la plus brillante de la constellation zodiacale du Taureau. A l’observation, Aldébaran semble être le membre le plus brillant d’un groupe d’étoiles assez étalé : l’amas des Hyades (l’amas le plus proche de la Terre), mais en fait cette étoile est située à mi-chemin entre la Terre et les Hyades et est donc indépendant de celui-ci. Aldébaran est reconnaissable à sa couleur orange, traduisant sa faible température de surface (3 400° K) et sa grande taille [13].

Regardons maintenant dans une direction perpendiculaire au Baudrier, selon une ligne reliant Rigel à Bételgeuse. On arrive dans la constellation zodiacale des Gémeaux, où les deux étoiles les plus brillantes, Castor (α Geminorum) et Pollux (β Geminorum) ont été nommées ainsi d’après les jumeaux de la légende. Castor est une étoile géante blanche double, Pollux une géante orange retenant une exoplanète [14].

Continuons notre exploration selon une ligne reliant l’étoile centrale du Baudrier, Alnilam, à Meissam, la tête d’Orion. On tombe sur Capella (α Aurigae), l’étoile la plus brillante de la constellation du Cocher et la 3^ème de l’hémisphère nord, après Sirius et Arcturus. Capella, souvent considérée comme une étoile simple est en fait un système stellaire composé de deux paires d’étoiles doubles : 2 étoiles brillantes géantes et 2 naines rouges [15].

Terminons avec une ligne joignant Bellatrix à Bételgeuse. On rencontre Procyon (α Canis Minoris), la plus brillante des 2 étoiles que compte la petite constellation du Petit Chien. Elle est classée comme une sous-géante jaune-blanc, ce qui signifie qu’elle vient de finir la fusion de son hydrogène dans sa région centrale et qu’elle commence à se dilater [16].

Toutes les étoiles qu’on vient de citer forment divers astérismes connus sous les noms :
– du Triangle d’Hiver, composé de Sirius, Bételgeuse et Procyon,
– de l’Hexagone d’Hiver, constitué par : Capella, Pollux, Procyon, Sirius, Rigel et Aldébaran,
– du Grand « G » de l’Hiver : comme ci-dessus, dans le même ordre, mais après Aldébaran, on termine par Bételgeuse.

Les constellations décrites ci-dessus représentent les « vedettes » du ciel d’hiver. Évidemment, il en existe bien d’autres mais elles sont peu observées à cause du manque d’étoiles brillantes en leur sein. Parmi celles-ci, plusieurs constituent de véritables défis pour l’oeil nu. Combien d’entre vous ont réussi à observer toutes les étoiles de l’Éridan jusqu’à l’horizon ? Ou encore, qui a observé la Licorne, le Lièvre, ou les étoiles faibles du Grand Chien ?

A vos oculaires, et bonne chance….!

Webographie :

Rédaction : Michel Vampouille

L’image du mois de février 2010 : Nébuleuses de la Tête de Cheval et de la Flamme

Pour février 2010, retour au ciel profond avec cette image de deux nébuleuses célèbres dans la constellation d’Orion : la Tête de Cheval et la Flamme, prises par Christophe MERCIER en compagnie de Jean Pierre DEBET à Bujaleuf en septembre 2009.
ngc2024-ic434-6 outters lrgb réduite Cette image a été photographiée avec un APN numérique Canon EOS 40D, modifié Baader (pour mieux enregistrer la couleur rouge), réglé à la sensibilité de 800 ISO et équipé d’un téléobjectif de focale 625 mm (500 mm + bague active) ouvert à F/5,6. Elle résulte du cumul sous IRIS de 48 enregistrements de 3 minutes chacun, conduisant à un temps de pose global de 2 heures 24 minutes. La finition a été conduite avec Photoshop en suivant les conseils donnés dans la leçon N° 6 de Nicolas OUTTERS parue dans Astronomie Magazine.

La comparaison avec l’image du mois de mars 2009 montre les progrès accomplis par nos deux passionnés, notamment au cours des réunions mensuelles de l’atelier d’astrophotographie de notre association.

Dans cette image, on remarque immédiatement la grande différence de densité d’étoiles entre la nébulosité rouge du haut et le nuage sombre du bas dont une partie dessine le contour de la tête de cheval qui a donné son nom à cet objet du ciel profond.
Ceci s’explique par la présence, non pas de deux, mais de trois nébuleuses qui, vues de la Terre, nous apparaissent superposées. En premier plan, on reconnaît la Tête de Cheval, de son vrai nom Barnard 33, qui est une nébuleuse par absorption, ou obscure. Elle est constituée par un nuage de poussières qui bloque la lumière des étoiles se trouvant derrière, et d’hydrogène neutre qui diffuse le rayonnement des régions environnantes. En arrière plan, on trouve deux nébuleuses en émission constituées d’énormes masses d’hydrogène ionisé par le rayonnement lumineux des étoiles brillantes les plus proches. En se recombinant avec les électrons, cet hydrogène produit une couleur rouge caractéristique. En haut de l’image, c’est l’étoile Sigma Orionis qui ionise la nébuleuse à émission IC 434, alors qu’à gauche, c’est Alnitak, l’étoile la plus à l’est du Baudrier d’Orion, qui dessine les contours d’une autre nébuleuse à émission dénommée NGC 2024, ou nébuleuse du « Chou-Fleur ou de la « Flamme ».

La nébuleuse de la Tête de Cheval, située à 1 500 années-lumière de nous, est toute jeune puisqu’elle est âgée de quelques millions d’années. Dans le ciel, ses dimensions angulaires sont équivalentes à trois pleines lunes juxtaposées. Elle a été découverte en 1888 par Williamina Fleming sur une plaque photographique prise par William Henri Pickering à l’observatoire du Harvard College dans l’état du Massachussets aux Etats Unis. Nous savons aujourd’hui que ces objets sont le siège d’importants évènements dans la formation des étoiles.

En astronomie, les nébuleuses sombres, les nébuleuses obscures ou nébuleuses d’absorption ne peuvent être vues que si elles obscurcissent une partie d’une nébuleuse en émission ou en réflexion. Dans l’hémisphère nord, la Tête de Cheval et la nébuleuse du Cône dans la constellation de la Licorne constituent des cibles de choix pour les astrophotographes. Nul doute que cette dernière sera bientôt capturée par l’un ou l’une d’entre nous.

Si vous souhaitez participer à ce projet, ou plus simplement, vous initier à la technique de photographies du ciel nocturne, n’hésitez pas à venir nous rejoindre : contact@saplimoges.fr.

Rédaction : Michel Vampouille