Céphée règne peut-être, mais son fantôme rode encore…
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Nom : VdB141 – Sh2-136 – Nébuleuse du fantôme
Type : Nébuleuse par réflexion
Distance : ~1500 AL
Taille : 16′ (2 AL)
Magnitude : 9,5
Meilleure période d’observation : Eté
On l’oublie parfois, mais le terme « nébuleuse » vient du latin « nebula » qui signifie « nuage ». Quel que soit leur nature, les nébuleuses sont en réalité de grands nuages de gaz (principalement de l’hydrogène – l’élément le plus simple et le plus répandu dans l’Univers) et de poussières, disséminés à travers la galaxie, qui nous sont révélés différemment selon leur environnement proche.
Ainsi, les nébuleuses à proximité d’un amas de jeunes étoiles dotées d’un rayonnement énergétique voient leurs gaz ionisés et réémettre une fraction de celui-ci sous la forme d’un rayonnement de moindre énergie. Il s’agit alors de nébuleuse « en émission », qui sont plus simples à détecter puisqu’elle émettent leur propre lumière. La plus célèbre d’entre-elles est sans doute la nébuleuse d’Orion, aux couleurs majoritairement rouges caractéristiques du rayonnement Ha.
Mais une nébuleuse semblable en composition peut se comporter différemment si le rayonnement auquel elle est soumise n’est pas assez intense pour ioniser le gaz ; ce qui peut résulter d’un trop grand éloignement avec des étoiles dotées d’un rayonnement puissant, ou de la proximité avec seulement quelques étoiles moins chaudes. Dans ce cas, la lumière des étoiles n’ionise pas le gaz de la nébuleuse, mais est suffisamment puissant pour entraîner une dispersion des gaz et des poussières, conduisant à ce qu’elle soit réfléchie par les nuages environnants. On parle alors de nébuleuse « en réflexion » car dans ce cas la nébuleuse n’émet aucune lumière visible propre et se contente de diffuser la lumière des étoiles environnantes. Un exemple célèbre de nébuleuse en réflexion est la nébuleuse de l’Iris. La couleur de la lumière diffusée permet notamment de déterminer la composition du nuage et la taille moyenne des poussières qui la composent.
La présence de la nébuleuse America rend plus simple l’observation d’une partie de la nébuleuse obscure en avant-plan.
Mais que se passe t-il lorsqu’un tel nuage n’est soumis à aucun rayonnement suffisamment puissant pour ioniser le gaz, ou disperser la nébuleuse ? Ce nuage contient alors du gaz inerte et des poussières, qui vont bloquer ou absorber la lumière incidente. On parle dans ce cas de nébuleuse par absorption, ou nébuleuse « obscure ».
Ces dernières sont alors uniquement observables en lumière visible par effet de contraste avec leur environnement apparent. Si elles se trouvent en avant-plan d’une nébuleuse en émission ou en réflexion, comme dans le cas des nébuleuses d’Orion ou de l’Iris précitées ou encore de la nébuleuse America, alors elles offrent un contraste fort qui permet de les mettre en évidence facilement. Mais de telles nébuleuses peuvent aussi se situer dans des régions pauvres en étoiles, ou sans arrière-plan très lumineux. Dans ce cas, il devient parfois difficile de les distinguer du fond de ciel lui-même.
La nébuleuse présentée ici, VdB 141, se compose pour partie d’une zone de nébuleuse par réflexion et d’une plus grande zone de nébuleuses obscures. Cette nébuleuse est située à environ 1200 années-lumière et s’étend sur plus de 2 années-lumière de long.
Le nom officiel de cette nébuleuse désigne le 141e objet du catalogue de nébuleuses obscures établi par l’astronome canadien Sidney Van den Bergh. La nébuleuse par réflexion se limite à la zone la plus brillante, où l’on perçoit que le nuage renferme une petite étoile jaune. La plus grande partie de la nébuleuse est cependant obscure, et se distingue faiblement du fond de ciel en arrière-plan. Cet aspect évanescent et spectral explique mieux son surnom, plus poétique bien que « non officiel », de « nébuleuse du fantôme » ! 🙂
La nébuleuse VdB141 perdue au milieu du grand nuage de Céphée, magnifiquement photographié par Idir Saci.
En réalité, cette nébuleuse n’est qu’une infime partie d’un gigantesque complexe de nuages de gaz et de poussières se situant dans la constellation de Céphée. Cette constellation, traversée par la Voie Lactée, est en effet extrêmement riche en nébuleuses de toutes sortes ; et en particulier de grands nuages de poussières formant des nébuleuses obscures et par réflexion en de multiples endroits.
La magnifique image ci-contre, réalisée par Idir Saci, propose un champ plus large mais ne dévoile pourtant qu’une petite étendue du complexe nébuleux de Céphée ! Sur cette autre image réalisée par Jason Guenzel, un champ encore plus large représentant près de la moitié de la constellation ne parvient pas encore à révéler toute l’étendue de ces nuages de poussières…
La nébuleuse VdB141 n’apparaît ici que comme une toute petite zone – anecdotique – de cet ensemble, dont la nébuleuse de l’Iris constitue le joyau indiscutable.
Cette image montre parfaitement la forme très irrégulière de ces nuages de gaz et de poussières qui parsèment la Voie Lactée.
On note par ailleurs que la densité de ces nuages n’est pas homogène : certaines régions sont manifestement plus obscures que d’autres, avec entre les deux extrêmes une grande variété de dégradés très subtils.
Dans les régions les plus denses, l’absorption de la lumière en arrière-plan est totale. D’autres zones sont au contraire très ténues et ne bloquent qu’une faible fraction de la lumière des étoiles situées derrière, et il demeure possible de voir celles-ci. Malgré tout, ces nuages apparaissent plus lumineux que le fond de ciel : l’absorption de la lumière n’est en effet pas totale, et une faible fraction de la lumière incident est réfléchie, ce qui explique ce phénomène.
Les régions les plus denses et les plus obscures de ces nuages sont, pour la plupart des zones actives de formation d’étoiles que les astronomes parviennent à percer grâce à l’observation en rayonnement infrarouge.
La nébuleuse par réflexion renferme une petite étoile dont la lumière est diffusée dans l’environnement proche…
En effet, dans de telles zones où la densité est plus élevée, la gravité joue un effet « boule de neige » : la matière devient de plus en plus dense en son centre, ce qui augmente la température. Si cette concentration de matière est suffisamment opaque, le rayonnement ne peut s’en échapper et la température, au lieu d’être dispersée dans l’environnement proche, continue d’augmenter. C’est ainsi au sein de ces zones de surdensité les plus sombres que les « proto-étoiles », puis les étoiles, voient le jour.
Sur l’image de VdB141 ci-contre, on distingue bien la nébuleuse en réflexion dans l’environnement immédiat de l’étoile dont la lumière est diffusée, et les zones plus obscures au sein desquelles des protoétoiles se forment.
Si les nuages les plus ténus sont stables et peuvent se maintenir sous cette forme pendant de très longues durées, il n’en va pas de même des nuages les plus denses. Ceux-ci peuvent en effet s’effondrer par endroits sous l’effet de leur propre gravité et donner naissance à de nouvelles étoiles, dont le rayonnement dissipera ensuite les restes du nuages en quelques millions d’années seulement.
Des structures telles que la nébuleuse du fantôme sont donc condamnées à disparaître à plus ou moins long terme…
Cette image a été réalisée sur 2 nuits successives début juin 2019, avec une TSA102 équipée de son réducteur de focale (f/6) et une caméra CCD AtikOne6.
Le temps de pose global reste limité (10h), en raison des nuits très courtes : à cette période le ciel n’est bien noir qu’à partir de 23h30, et la luminosité remonte à partir de 4h30 du matin… Juste 5 h par nuit, mais qui ont heureusement été pleinement exploitées, sans perte de temps, dans le cas présent.
S’agissant d’un objet notoirement peu lumineux, j’ai choisi de privilégier la luminance (8h15 au global) au détriment des couches couleurs (1h45 pour l’ensemble des couches RGB).
Le ciel était suffisamment sombre dans la zone où je me trouvais en direction de cet objet, aussi j’ai décidé de retenir un temps de pose unitaire conséquent en luminance : 900s en bin1 avec le filtre L. J’ai hésité un moment à utiliser le filtre CLS-CCD, qui aurait sans doute apporté un peu plus de contraste, mais au prix d’une perte de luminosité non négligeable que j’ai donc préféré éviter. Je pense avoir fait le bon choix au vu du résultat.
Une brute Luminance de 900s (bin1) : seule la partie la plus brillante de la nébuleuse par réflexion est (à peine) visible…
Petite difficulté lors du cadrage : impossible de visualiser cette nébuleuse dans son ensemble avec les images habituelles que j’utilise pour vérifier que l’objet est bien dans le champ (30s en bin4).
J’ai donc centré l’objet en utilisant uniquement les coordonnées de celui-ci. Après vérification avec une pose plus longue, la partie la plus lumineuse de la nébuleuse apparaît bien sur la brute : au moins l’objet sera bien présent sur l’image ! Impossible cependant de vérifier si l’orientation du capteur est bien réalisé, mais le champ offert par mon setup est bien plus large que la nébuleuse elle-même, donc je ne me suis pas trop attardé sur cet aspect…
Même avec un temps de pose de 900s, la nébuleuse ressort faiblement sur les brutes unitaires… seule la zone la plus brillante de la nébuleuse par réflexion, autour d’une petite étoile, est discernable.
Ayant en tête à ce moment uniquement l’image de la nébuleuse, je ne me souvenais plus que la zone environnante est très riche en faibles luminosités…
Une fois l’empilement réalisé lors du traitement, j’ai eu la surprise de constater que la zone grouille littéralement de nébulosités très ténues ! J’ai donc conservé le champ en entier sans croper l’image comme je l’avais prévu initialement.
J’aurais donc du mieux préparer ma session pour prévoir un cadrage me permettant de conserver dans le champ les faibles extensions visibles en bas à gauche de l’image…
La première nuit, j’ai pu refroidir le capteur de la caméra à -15°, ce qui est convenable. La seconde nuit était en revanche plus chaude, et j’ai été contraint de limiter à -10°… Sur une telle cible, très peu lumineuse et qui se détache faiblement du signal de fond de ciel, abaisser au maximum la température du capteur est un aspect important de la réussite de l’image (outre la qualité du ciel bien sûr…), puisque le bruit thermique est multiplié par 2 à chaque écart de 6°.
L’idéal, sur une telle cible, aurait été de pouvoir baisser la température jusqu’à -20°… mais cela n’est pas toujours possible lors des chaudes nuits d’été !
Matériel :
Takahashi TSA102 (f/6)
AZEQ6 via EQmod
AtikOne6 (-10° / -15°)
Guidage : OAG & Atik GP
Filtres Astronomik LRGB
Pixinsight – Photoshop
Acquisition :
L : 33 x 900s bin1
R : 7 x 300s bin2
G : 7 x 300s bin2
B : 7 x 300s bin2
Intégration totale : 10h
Date(s) de prise de vue : 31 mai & 1er juin 2019
Le « spot », avec quelques gallinacés en prime !
Cette image a bien failli ne jamais exister…
En effet, j’ai profité d’une petite excursion en we dans la région Parisienne (à côté de Provins) pour réaliser cette photo ; mais entre la fatigue, la météo incertaine (beau mais voilé en journée) et la perspective d’enchaîner les nuits courtes avec les excursions familiales en journée, je me suis décidé au dernier moment avant le départ à emmener mon matériel… et une fois sur place, au dernier moment pour l’installer ! 🙂
Le gîte que nous avions réservé n’était clairement pas optimal pour l’astronomie, avec un petit jardin où la Polaire joue à cache-cache dans les branches d’un arbre…
La proximité de Paris rendait impraticable la zone Ouest du ciel… et toute la partie sud était masquée par la maison elle-même.
Je disposais donc d’une zone limitée au Nord – Nord-Est pour trouver un objet intéressant : heureusement, la constellation de Céphée regorge d’objets d’intérêt !
Même si début juin n’est pas la période la plus propice pour photographier VdB141 (qui ne culmine pas encore lorsque le Soleil se lève…), j’ai retenu cet objet que j’ai toujours trouvé très esthétique. Et je n’avais pas encore réalisé d’image de nébuleuse obscure, c’était donc l’occasion !
Au final, aucun regret puisque les acquisitions – bien que limitées – ont été de qualité et que cette image s’est vue décernée le prix de l’Image du Jour sur Astrobin, l’AAPOD² et le titre de l’image de la semaine sur PhotographingSpace. 3 récompenses pour la même image, une première pour moi ! 🙂
La nébuleuse VdB141 est, en elle-même, de dimensions assez réduites. Il est possible de la photographier de manière détaillée avec une focale intermédiaire (à partir de 600mm), mais les gros plans les plus saisissants sont réalisés avec des focales supérieures (1500mm et plus). A noter que l’utilisation d’une focale plus importante ne permettra pas systématiquement de gagner beaucoup de détails, car la nébuleuse est assez pauvre en petites structures contrastées en dehors de la région centrale.
A 600mm de focale avec un capteur APS-C, il est possible de réunir les nébuleuses de l’Iris et du Fantôme…
Si vous optez pour une focale intermédiaire, vous pourrez également saisir sur l’image les nébulosités plus ténues autour de VdB141, ce qui apporte beaucoup de richesse et de relief au résultat final.
Avec un grand capteur, vous pourrez saisir sur la même image la nébuleuse de l’Iris… Le cadrage peut dans ce cas être réalisé en plaçant l’étoile HIP 104291 au centre, et en orientant le capteur correctement, comme dans l’exemple ci-contre simulé avec Stellarium.
Pour le cadrage, n’hésitez pas à centrer la nébuleuse en vous aidant des coordonnées affichées sur votre logiciel de carte du ciel. Si cet objet ne figure pas dans votre base de données, une étoile proche peut faire l’affaire.
Il est recommandé de planifier à l’avance la session de prise de vue et de déterminer le champ que vous souhaitez photographier en vous aidant d’un logiciel de carte du ciel et en regardant les photographies existantes. Cela vous permettra d’anticiper au mieux votre cadrage et vous évitera de perdre du temps sur place lors des acquisitions… en sachant que les plus fines extensions n’apparaîtront pas sur vos brutes avant l’empilement !
Dans tous les cas, l’intérêt de l’image dépend plus du contraste obtenu entre les nébuleuses obscures et la nébuleuse en réflexion, et plus encore avec le fond de ciel. La richesse du dégradé de nuances entre ces zones est également essentielle. Pour obtenir un contraste satisfaisant et des nuances riches dans les nébulosités ténues, pas de secret : il faut poser longtemps afin de maximiser le rapport signal sur bruit.
A cette fin, plusieurs recommandations peuvent être faites pour mettre toutes les chances de son côté :
La version proposée ici cumule déjà 10h dont 8h15 de Luminance ; et pourtant j’aurais tendance à indiquer qu’il s’agit d’un temps de pose minimal, tant pour la luminance que pour la couleur…
Si vous le pouvez, je vous recommande d’allonger au maximum le temps de pose unitaire de vos images de Luminance. Pour cette cible, mieux vaut en effet cumuler un nombre raisonnable de poses longues d’un grand nombre de poses courtes. La raison est assez simple : les nébuleuses les plus ténues n’offrent pas un signal suffisant pour se distinguer clairement du fond de ciel avec des temps de pose courts…
N’hésitez pas non plus à consacrer un temps de pose important pour les poses couleurs (mon temps de pose sur cette image, 35 minutes par couche, est clairement insuffisant et m’a obligé à beaucoup de manipulations lors du traitement pour rattraper le manque de signal).
Les possesseurs de caméra à grand capteur pourront envisager de troquer leur optique astronomique habituelle par un objectif photo de faible focale (135mm max pour un plein format ; 100max pour un format APS-C) afin de saisir au mieux les nuages de poussières qui traversent cette région de la constellation de Céphée…
Moyennant un temps de pose conséquent et une optique ouverte (avec un champ bien corrigé), et surtout un ciel bien noir, il est possible d’obtenir une image saisissante de l’aspect « poussiéreux » d’une grande partie de la constellation de Céphée.
De quoi largement sortir des sentiers battus ! 🙂
Soyons clairs d’entrée de jeu : VdB141 est une cible difficile à traiter, même en disposant de brutes de qualité.
Si vous n’avez pas mis toutes les chances de votre côté lors de l’acquisition (en suivant par exemple la longue liste de recommandations énoncées ci-dessus), la phase de traitement risque même de se transformer en un long parcours du combattant ! 🙂
Les difficultés peuvent pourtant sembler limitées. En réalité, il n’y en a que 3 :
Pourtant, la faiblesse du signal dans les nébulosités les plus ténues peut rendre ces étapes classiques de traitement un peu plus complexe que d’ordinaire…
Un préalable indispensable est de procéder à un prétraitement optimisé de vos images brutes. N’hésitez pas à sacrifier les quelques poses inférieures à la moyenne, et à pondérer vos images en fonction de leur rapport signal sur bruit.
Ces différents points sont expliqués en détail dans le tutoriel consacré au prétraitement.
Pour la phase de traitement proprement dite, l’étape la plus délicate est bien sûr la montée d’histogramme. Mais sur cet aspect, il faut toutefois nuancer les choses et préciser que la difficulté sera proportionnelle à la quantité de faibles nébulosités que vous souhaitez faire apparaître sur votre image finale.
Pour ma part, j’ai pris le parti sur l’image présentée ici de faire ressortir distinctement ces zones, mais sans toutefois chercher à augmenter leur luminosité de manière trop prononcée. Le résultat global est ainsi un compromis entre le signal mis en valeur et l’équilibre global de la dynamique de l’image.
Si vous retenez une approche similaire, la montée d’histogramme peut ne pas s’avérer aussi difficile que redoutée : une montée d’histogramme classique (logarithmique + ajustement des curseurs) peut même suffire à condition de disposer d’un nombre suffisant de brutes de qualité.
Mais si vous souhaitez relever davantage ces nuages ténus, une montée d’histogramme automatique par le process MaskedStretch est recommandée. Attention cependant, obtenir un résultat correct avec ce process suppose d’avoir au préalable correctement indiqué une zone de fond de ciel totalement dépourvue de nébulosités comme référence de point noir… ce qui n’est pas forcément simple car le champ grouille de faibles nébulosités difficilement perceptibles. Pour ma part, j’ai retenu comme zone de référence la zone de fond de ciel à proximité immédiate de la nébuleuse par réflexion. N’oubliez pas que, dans ce cas, il est impératif d’avoir déjà cropé les éventuelles bandes noires issues de l’empilement, sauf à fausser grandement le résultat obtenu !
La différence entre ces deux méthodes de montée d’histogramme est assez prononcée :
On constate sans surprise que la montée d’histogramme par MaskedStretch s’avère plus performante qu’une montée classique pour bien faire ressortir les nébulosités les moins lumineuses. Mais cela se fait au détriment de l’aspect des étoiles, qui prennent un embonpoint qui peut vite devenir disgracieux si le process n’est pas finement optimisé…
De même, le bruit va augmenter plus rapidement dans les zones sombres… Le recours à ce process implique donc de disposer de brutes peu bruitées et d’avoir procédé à une réduction de bruit efficace en mode linéaire au préalable.
Si le résultat ne vous donne pas satisfaction, procédez à différents essais en ajustant les réglages et/ou en modifiant votre zone de référence pour le fond de ciel.
Un exemple de masque de fusion ciblant uniquement les nébulosités.
Vous pouvez également retenir un voie médiane, qui est celle que j’ai utilisée pour cette image : procéder à un mixage de ces deux images de luminance pour garder un équilibre d’ensemble plus cohérent, tout en mettant légèrement en valeur les fines nébulosités et en conservant une finesse d’étoiles acceptable.
Le mixage de ces deux couches peut se faire avec PixelMath, en attribuant des coefficients différents aux deux images en fonction de vos besoins.
En cas de difficultés, il est également possible de réaliser ce mixage sous Photoshop, en utilisant au besoin des masques de fusion adaptés. Un masque ciblant plus précisément les zones de faibles nébulosités peut par exemple être construit avec l’outil RangeSelection, à partir de l’image de luminance traitée avec MaskedStretch et préalablement floutée à laquelle on soustrait un masque d’étoiles.
Attention, ce masque doit dans tous les cas demeurer progressif et disposer de zones de transitions qui ne soient pas trop marquées.
Une autre étape qui peut s’avérer complexe est la réduction du bruit, tant sur l’image de luminance que sur la couche couleur.
Pour la couche Luminance, si la zone de la nébuleuse par réflexion ne posera guère de difficultés, il en va autrement des zones les plus ténues des nébuleuses obscures. Pour ces dernières, il est indispensable de procéder à une réduction accentuée du bruit, tout en évitant de basculer dans une image trop « lissée ». Un lissage trop prononcé entraînera en effet immanquablement une perte de détails, mais donnera également à l’image un aspect peu esthétique.
L’étape de réduction de bruit en mode linéaire prend dans ce cas une importance particulière. Celle-ci devra vraisemblablement être plus appuyée que de coutume dans les zones sombres ; sauf à ce que vous disposiez d’un excellent rapport signal sur bruit après l’empilement. Veillez toutefois à conserver une marge pour procéder à une autre réduction de bruit par la suite en mode non-linéaire (avec TGVDenoise par exemple).
Sur l’image présentée, la réduction de bruit effectuée flirte avec le lissage, mais j’ai tenté de maintenir celui-ci à un niveau acceptable qui n’est clairement visible que sur l’image en version full à 100%. La réduction de bruit doit naturellement être appliquée à l’aide de masques suffisamment floutés et progressifs. Dans ce cas également, le masque de fusion présenté ci-dessus peut être utilisé efficacement.
Pour la couche couleur, le bruit chromatique risque de monter en flèche dans les zones les plus sombres. Le traitement est cependant plus simple que pour la Luminance, dans la mesure où il n’est pas nécessaire de veiller à conserver des détails très fins sur cette couche : il est possible de lisser très fortement l’image (par exemple au moyen d’un flou gaussien assez prononcé) et d’appliquer l’image en couche « couleur » sur la Luminance. Dans ce processus, il faut cependant veiller à préserver la couleur des étoiles lors du lissage. L’utilisation de masques de fusion inversés (avec soustraction complémentaire d’un masque d’étoiles) donne de très bons résultats.
Pour ce qui concerne la calibration des couleurs, il est recommandé d’utiliser une méthode classique (neutralisation du fond de ciel et balance des blancs) plutôt que le process automatique PCC.
En effet, ce dernier se base sur les données photométriques des étoiles présentes dans le champ, mais dans ce cas particulier, les nuages de poussières en avant-plan obscurcissent et rougissent les étoiles situés derrière… Cette dominante rouge peut donc fausser la calibration où rendre cette dernière assez aléatoire.
Pour ma part je n’ai pas obtenu de bons résultats sur cette image avec le process PCC. Mais dans la mesure où la calibration des couleurs peut se faire assez aisément en retenant une zone de fond de ciel neutre, cela n’est pas forcément une difficulté majeure.
Avec le même setup, ce serait en cadrant différemment le champ, afin de conserver les plus fines nébulosités en bas à gauche de l’image. Ajouter du temps de pose ne serait pas un luxe non plus…
Mais avec un capteur plus grand, réussir à intégrer sur la même image la nébuleuse de l’Iris serait une piste intéressante.
Dans les deux cas, j’essaierai de privilégier une nuit de printemps plus fraîche afin de pouvoir abaisser encore la température du capteur…
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