La nature des nébuleuses planétaires n’est plus une énigme depuis longtemps : il s’agit de l’évolution tardive d’étoiles de masses intermédiaires (moins de 8 masses solaires) qui, à l’issue d’une phase d’expansion et lors de la transition d’un état de géante rouge à un état de naine blanche, expulsent leurs couches externes dans l’espace environnant.
Ce qui reste largement un mystère encore aujourd’hui, en revanche, c’est la forme de ces nébuleuses. On pourrait logiquement s’attendre à ce que celles-ci, issues d’une étoile sphérique, soient majoritairement de cette même forme. Or, il n’en n’est rien : plus de 80% des nébuleuses planétaires connues (plus de 1500 découvertes dans notre seule galaxie) présentent une structure non-sphérique.
La grande majorité des nébuleuses planétaires a donc une forme plus complexe que la simple sphère ; et même celles présentant une forme « globalement sphérique » peuvent se révéler plus complexes en étudiant leurs structures à différentes échelles.
Ces structures peuvent par ailleurs être symétriques (malgré une grande complexité, comme dans le cas de la nébuleuse « de l’œil de chat ») ou asymétriques (comme par exemple la nébuleuse du « Clown », de forme globalement sphérique mais qui dans le détail montre des structures asymétriques à différentes échelles, tant au centre qu’en périphérie…).
A l’origine, les astronomes classaient les nébuleuses planétaires en 3 grandes familles selon leur forme globale : sphériques, ellipsoïdales et bipolaires. Mais avec le développement moderne des moyens photographiques permettant de révéler des structures inobservables auparavant – y compris au sein des nébuleuses planétaires les plus connues – cette classification est désormais dépassée et de multiples sous-catégories ont été inventées pour tenir compte des autres caractéristiques communes à un grand nombre de nébuleuses planétaires : nébuleuses annulaires, hélicoïdales, irrégulières, présence d’une étoile centrale, présence de jets rectilignes ou non-rectilignes, structures secondaires au centre et/ou en périphérie…).
On voit bien, par exemple avec la nébuleuse de la Lyre (M57) ci-dessous, que les caractéristiques et la classification d’une nébuleuse planétaire sont susceptibles de changer radicalement selon l’échelle à laquelle on observe ses structures et surtout au gré de la détection de nouvelles structures rendues possibles par les techniques les plus modernes d’imagerie.
… où s’arrêtent les structures de la nébuleuse de la Lyre ? Et dans quelle catégorie classer cette dernière ?
En parallèle, plusieurs théories ont été proposées pour expliquer les formes parfois très complexes des structures de certaines nébuleuses planétaires. L’une des principales est que, dans les cas de structure non-sphérique, l’étoile à l’origine de la formation de la nébuleuse planétaire n’est pas une étoile isolée mais une composante d’un système stellaire multiple (au moins binaire) : les perturbations gravitationnelles engendrées par les autres étoiles du système au cours des phases initiales de la formation des structures permettrait ainsi d’expliquer l’aspect « torturé » de certaines nébuleuses.
Une autre théorie récente se base quant à elle davantage sur les champs magnétiques, y compris pour des étoiles isolées ; en partant du constat que les étoiles les plus massives ont tendance à produire des nébuleuses planétaires plus irrégulières.
Dans tous les cas, les études systématiques se révèlent compliquées à réaliser, en raison de la difficulté d’une part d’identifier avec certitude l’étoile à l’origine de la nébuleuse planétaire et, d’autre part, de déterminer précisément la distance de cette dernière.
Enfin – comme le démontrent de nombreuses découvertes récentes de nébuleuses planétaires – il faut également tenir compte des interactions de la coquille de gaz en expansion avec le milieu interstellaire. En fonction de la composition et de la densité de ce dernier, la propagation de la nébuleuse planétaire va être plus ou moins freinée dans les différentes directions ; ce qui peut conduire à des structures fortement asymétriques au bout de quelques milliers d’années…
Dans le cas de la nébuleuse planétaire HDW3 présentée ici, il semble que ce soit cette dernière hypothèse qui doive être privilégiée pour expliquer sa forme très atypique et asymétrique.
Cette nébuleuse a été découverte en 1983 par les astronomes Hartl, Dengel et Weinberger, dans la constellation de Persée. Sa découverte tardive s’explique par sa luminosité de surface extrêmement faible et quasiment exclusivement dans les raies de l’hydrogène et de l’oxygène.
De fait, il n’existe que très peu de photographies de cet objet : les réalisations d’amateurs se comptent sur les doigts (des deux mains…), tandis qu’il n’existe (a priori) qu’une seule photographie réalisée avec un télescope professionnel (l’image ci-contre ; cliquer dessus pour accéder à la version zoomable).
Malheureusement, il semblerait qu’aucun des « grands » télescopes terrestres (VLT, Keck…), pas plus que le télescope spatial Hubble, n’aient été pointés vers cet objet… et ses citations dans les articles de recherche sont très peu nombreuses. Celui-ci demeure donc assez mystérieux et il n’est pas certain que sa structure ait encore été révélée intégralement !
Pour ce qu’on sait de cette nébuleuse, les astronomes pensent avoir identifié la naine blanche à l’origine de celle-ci (une petite étoile bleue en dessous de la grande étoile jaune). A l’aide des derniers relevés de Gaia, la distance de cette étoile peut être estimée à un peu moins de 3000 années-lumière, ce qui en fait un objet relativement proche.
La nébuleuse elle-même s’étend sur environ 4 années-lumière et – en considération de la vitesse d’expansion actuelle estimée à 20km/s, celle-ci se serait formée il y a environ 58 000 ans. On sait que la luminosité d’une nébuleuse planétaire issue d’une étoile d’une masse solaire décroit rapidement avec le temps : 5000 ans après sa formation, sa luminosité ne représente plus que 30% de l’émission maximale ; et au bout de 10 000 ans, ce ratio tombe à 10%. Les astronomes estiment qu’une nébuleuse planétaire n’est visible typiquement que pendant une durée de 25 000 ans…
Il existe cependant de nombreux exemples de nébuleuses planétaires dont l’âge estimé dépasse largement leur « espérance de vie » théorique… ce qui démontre la difficulté de déterminer avec précision la distance, la taille et l’âge de ces objets, mais aussi de modéliser avec précision leur évolution.
Sur cet objet, on constate que l’étoile présumée à l’origine de la nébuleuse planétaire ne se situe pas à proximité du centre de celle-ci, car elle possède un mouvement propre important et, surtout, elle n’est pas freinée par le milieu interstellaire comme l’est la nébuleuse. Le milieu interstellaire est plus dense dans la zone où se situe la « couronne » externe de la nébuleuse, ce qui ralentit sa progression et créée une onde de choc donnant à la structure cette forme inhabituelle.
L’ionisation des gaz est quant à elle révélatrice de la puissance relative des rayonnements dans les différents environnements de la nébuleuse : l’ionisation des atomes d’oxygène demandant plus d’énergie que celle des atomes d’hydrogène, on peut en déduire que le rayonnement ultraviolet est plus intense dans la partie nord (à droite de l’image) ; ce qui est cohérent avec le déplacement de la naine blanche qui se déplace dans la direction de la couronne externe visible. La partie opposée de la nébuleuse, plus éloignée de son étoile génitrice, reçoit un rayonnement de moindre intensité, ce qui explique qu’elle soit quasiment invisible.
Une fois passés les objets du catalogue Messier et les principaux objets des catalogues plus connus (NGC, Sharpless…), les astrophotographes aiment généralement tourner leur télescopes vers des objets moins fréquentés.
A défaut de se lancer dans la recherche d’objets inconnus (comme le font avec talent Marcel Drechsler et Xavier Strottner), il reste malgré tout de très nombreux objets très rarement imagés ; soit qu’ils soient très peu connus, soit qu’ils soient très peu lumineux (la plupart cumulant souvent ces deux « qualités »).
C’est le cas de la nébuleuse planétaire HDW 3, qui sort tellement radicalement des sentiers battus que la moindre image de celle-ci constitue en soi un « petit exploit » : à peine une petite dizaine de versions amateurs sur AstroBin et une seule image professionnelle !
C’est ce défi ambitieux que Alexandre EGON a réussi à relever avec brio, au prix d’un très long temps de pose global réparti sur 5 nuits au cours du mois de novembre : plus de 37h d’acquisitions en Ha et en OIII, assorties de 10h de luminance.
Malgré ces temps de poses conséquents, le signal obtenu demeure faible ; ce qui est révélateur de la très faible luminosité de l’objet.
Dans ces conditions, le traitement se transforme en un véritable challenge, afin de mettre en valeur au mieux la nébuleuse et ses plus faibles extensions tout en réussissant à contenir le bruit et la taille des étoiles. Sur ce dernier point, le traitement pur HOO se révèle plus adapté que le traitement incluant la couche de Luminance.
L’image obtenue par Alexandre parvient à concilier efficacement ces objectifs : la nébuleuse est très bien mise en valeur, tant dans les détails de l’onde de choc que dans les zones les plus ténues, tandis que les étoiles demeurent contenues et que le bruit est bien maitrisé, sans excès.
Il en résulte une image avec une bonne dynamique, contrastée et colorée, avec un rendu qui conserve un aspect « naturel », toujours très agréable et d’autant plus difficile à obtenir que le signal est faible.
Au final, une image que l’on peut clairement qualifier « de référence » sur cet objet atypique… et qui pourra – on l’espère – contribuer à le populariser davantage auprès des amateurs !
Alexandre a commencé à s’intéresser à l’astronomie en 2009, avec l’achat d’un NexStar 5 et d’une webcam pour observer la Lune et les planètes… sans avoir pleinement conscience de l’existence des objets du ciel profond !
Lorsqu’il apprend qu’il est possible d’observer ces objets, il change rapidement de setup et s’oriente sur une lunette Meade 127, une monture équatoriale et une caméra SBIG ST2000XM. Depuis, il a fait évoluer son équipement pour parvenir à photographier toujours mieux ces objets « extraordinaires ».
Équipé d’un matériel performant (TSA-120, AtikOne 6.0, filtres Astrodon…) installé en poste fixe à quelques kilomètres d’Avignon (sur un toit-terrasse en centre-ville), il s’investit véritablement avec passion dans l’astrophoto du ciel profond depuis 2017.
Alexandre réalise de superbes images, avec une prédilection pour les nébuleuses en émission et les nébuleuses planétaires.
Consacrant à chacune de ses acquisitions un temps de pose conséquent (entre 20 et 48h !) et portant un grand soin à ses traitements , sa production demeure volontairement « limitée ». Mais, c’est bien connu, « tout ce qui est rare est précieux » : aussi ses images s’apprécient d’autant plus, comme autant de petites pépites !
Une visite de sa galerie AstroBin est fortement recommandée à tous les amateurs de belles images et de beaux traitements !
Date : 1, 10, 14, 18 & 30 novembre 2022
Lieu : Vaucluse
Optique : Takahashi TSA-120
Monture : Takahashi EM200 Temma 2Z
Caméra : Atik One 6.0
Filtres : Astrodon L + H-O (5nm)
Ha : 69 x 900s (bin1)
L : 41 x 900s (bin1)
OIII : 83 x 900s (bin1)
Total version HOO : 37h00
Total version L-HOO :48h15
Traitement : Prism 10 & Photoshop
Les Photons d’Or récompensent chaque mois une image particulièrement remarquable réalisée par un amateur… n’hésitez pas à proposer vos images !
Si l’espace commentaires n’est pas accessible, consultez le guide pratique pour y remédier !
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