Résumé L’objet Lorsqu’on évoque M16, on pense spontanément à l’une des plus belles nébuleuses du ciel d’été, celle de « l’Aigle », mais moins à un amas ouvert. Pourtant, la classification de M16 est bien celle d’un « amas ouvert associé à […]
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Nom : M16 – NGC 6611 – Nébuleuse de l’Aigle
Type : Nébuleuse par émission – amas ouvert
Distance : ~5600 AL
Taille : 18′ (70 x 55 AL)
Magnitude : 6,4
Meilleure période d’observation : Eté
Lorsqu’on évoque M16, on pense spontanément à l’une des plus belles nébuleuses du ciel d’été, celle de « l’Aigle », mais moins à un amas ouvert.
Pourtant, la classification de M16 est bien celle d’un « amas ouvert associé à une région HII », autrement dit une nébuleuse par émission. La confusion est commune, mais est liée directement à la nature de ces nébuleuses : les régions HII, c’est à dire de grands nuages d’hydrogène, consistent en de véritables « pouponnières » d’étoiles formées par l’effondrement du nuage de gaz en de multiples endroits. Lorsque ces étoiles jeunes et massives sont formées, leur rayonnement intense dans les hautes énergies ionise le reste du nuage sur de grandes dimensions, révélant ainsi l’ensemble de sa structure. La grande majorité des nébuleuses par émission sont donc associées à un amas ouvert, constitué des étoiles créées au sein de cette nébuleuse. C’est le cas par exemple de la nébuleuse d’Orion, ou encore de la « Rosette ». En réalité, les exemples de nébuleuses par émission qui ne sont pas associées à un amas ouvert sont plus rares ; c’est le cas par exemple de la nébuleuse « America » (NGC 7000) dont le gaz est ionisé par la supergéante Deneb.
On parle donc couramment de la « nébuleuse » de l’Aigle, et il faut bien avouer que tout l’intérêt de cette zone réside dans ces vastes nuages de gaz ionisé, qui offrent à la fois un magnifique panorama cosmique et une mise en abime vertigineuse sur l’évolution stellaire. En effet, au centre de la nébuleuse, on trouve les « piliers de la création », rendus célèbres par les clichés impressionnants du télescope spatial Hubble, qui offrent un spectacle fascinant de systèmes stellaires en cours de formation.
En avant plan du nuage plus homogène, émergent de grandes colonnes de gaz, plus denses, au sein desquelles des étoiles sont en train ou viennent de se former. Ces étoiles ionisent à leur tour le gaz environnant, faisant apparaitre par contraste ces immenses structures, d’environ 3 années-lumière de long. On perçoit parfaitement sur l’image du télescope spatial la lumière de ces étoiles nouvellement créées qui illumine ces piliers par derrière (image de gauche). La même image, mais capturée en lumière infrarouge, permet de voir littéralement au travers des nuages de gaz, révélant ainsi un nombre beaucoup plus grand d’étoiles. Seuls les nuages les plus compacts et opaques conservent alors une part de mystère (image de droite).
On voit aussi sur l’image en lumière visible les « globules de Bok », nébuleuses sombres et compactes de petites tailles. Ces globules contiennent en moyenne 10 masses solaires de gaz et de poussières, dont la contraction donne ensuite naissance à une ou plusieurs étoiles.
L’amas associé à M16 contient environ 8000 étoiles, dont un grand nombre d’étoiles chaudes et bleues. La plus massive d’entre-elles, HD 168076, a une masse de 80 masses solaires et une luminosité un million de fois plus intense que le Soleil.
Réalisée avec un APN défiltré au format APS-C et une TSA102 à 600mm de focale, l’image présentée ici dispose d’un champ suffisamment important pour inclure l’ensemble de la nébuleuse.
Avec seulement 2h de pose, la partie centrale de la nébuleuse apparait clairement, ainsi que les plus faibles extensions à l’est et à l’ouest, ainsi qu’au nord. Un temps de pose plus important permettrait de mieux mettre en valeur ces faibles nébulosités. M16 tombe cependant rapidement à une déclinaison trop basse pour être correctement imagée depuis la région parisienne, où ce cliché a été pris. La solution consiste alors à réaliser différentes sessions d’acquisition sur plusieurs nuits, ce qui n’a pas été possible dans ce cas. Réalisant mes photographies en mode nomade, je n’ai malheureusement pas souvent l’occasion de bénéficier de plusieurs nuits d’affilée…
Bien que l’image soit perfectible, j’étais cependant satisfait à l’époque de ce résultat sur M16 qui m’a donné l’occasion d’un premier essai de traitement LRGB sous Pixinsight… et aussi de quelques mesures et « analyses » dans les piliers. Avec quelques formules trigonométriques basiques, il est en effet possible de calculer un ordre de grandeur des objets et des détails sur une image ; en considérant pour vraie la distance estimée de l’objet. Ici, M16 est considérée à une distance de 7000AL (en réalité plutôt estimée désormais à environ 5600 AL). Avec 600mm de focale, des pixels de 5.4 µm et un traitement en drizzle 2x, un pixel sur l’image représente environ 0,03 AL, soit 1900 UA.
Dans l’image ci-contre, l’échelle indiquée correspond à la distance entre le soleil et l’étoile la plus proche, à savoir Proxima Centauri, arrondi à 4 AL,
L’un des plus fins détails perceptible sur la photo est la bande plus lumineuse entre deux zones plus sombres tout en haut du pilier gauche, qui a une dimension sur l’image de 4,12 pixels, soit 7838 UA. L’orbite de Pluton est d’environ 40 UA… on pourrait donc inclure près de 200 fois la distance soleil-pluton dans cette bande, ce qui représenterait à l’échelle 0,02 pixels !
Dans l’encart du bas, j’ai inséré un globule de Bok bien visible plus à droite des piliers (hors de l’image). Je trouve intéressant de voir que celui-ci a des dimensions tout à fait comparables à celle du nuage de Oort ; celui-ci étant représenté sous la forme d’une sphère de 1,6 AL.
Cette petite analyse n’a bien sûr aucune prétention scientifique ; mais je trouve toujours intéressant d’aller un peu au-delà du spectacle (déjà magnifique) procuré par ces images pour essayer de mieux appréhender par soi-même des petits pans d’univers.
Bien sûr, une image réalisée avec 600mm de focale n’est pas idéale pour cet exercice, mais il est toujours possible de tenter, et de faire avec ce dont on dispose… après tout, même une modeste configuration actuelle d’amateur aurait sans doute rendu suscitée l’envie chez de nombreuses générations d’astronomes professionnels, sans même remonter jusqu’au début du siècle dernier !
Matériel :
Takahashi TSA102 f/6
AZEQ6 via EQmod
Canon 1100D Astrodon (800iso)
Guidage : lunette-guide 9×50 et PLA-MX
Fitre : Orion Skyglow
Pixinsight
Acquisition :
25 x 300s
Intégration totale : 2h05
Date(s) de prise de vue : 10 juillet 2015
Cette image, qui a été réalisée sur 4 nuits au mois d’août 2018 avec une TSA102 et une CCD AtikOne6, cumule 8h de pose.
Comme je le fais souvent lorsque je photographie en nomade, j’ai réalisé la couche Ha en bin1, et les couches SII et OIII en bin2 afin de conserver un temps de pose global raisonnable. L’ensemble des informations essentielles pour les détails étant présents sur la couche Ha, la finesse du résultat final n’en pâtit donc pas trop.
L’image SHO est incontestablement plus riche que la version LRGB : la nébuleuse semble bien plus étendue et prend toute sa mesure, sans aucune zone « vide ».
La richesse des couleurs est également bien plus grande. Là où la version RGB (y compris associée à une couche Ha) donnera un résultat globalement uniforme en terme de teintes, la version SHO permet de révéler de subtiles nuances, synonymes de variations dans la composition physique de la nébuleuse.
Enfin, l’utilisation d’un capteur monochrome couplé à des filtres très sélectifs permet d’obtenir des détails bien plus fins que sur la version classique, comme on peut le constater sur l’image ci-contre qui présente un zoom à 100% de l’image full sur la région des « piliers de la création » : non seulement les étoiles sont plus fines, mais les zones obscures présentent beaucoup plus de dégradés et de détails.
TSA 102 f/6
AZEQ6 via EQmod
AtikOne6 (-10°)
Guidage : OAG & Atik GP
Filtres Astronomik LRGB & SHO 6nm
Pixinsight – Photoshop
Ha : 30 x 600s bin1
OIII : 18 x 300s bin2
SII : 18 x 300s bin2
Intégration totale : 8h
Date(s) de prise de vue : 12, 13, 17 & 18 août 2018
Exemple de cadrage avec un capteur APS-C et un téléobjectif de 135mm : il est possible de réunir (notamment) M16, M17 et le nuage d’étoiles du Sagittaire…
Cette magnifique nébuleuse se prête à la photographie quelle que soit la focale utilisée. Déjà très riche par elle-même, elle se trouve dans la constellation du Serpent, au beau milieu de la Voie Lactée, dans un écrin d’étoiles et entourée d’autres nébuleuses tout aussi belles.
Avec un petit téléobjectif, il est possible de saisir un grand pan de Voie Lactée, proche du centre galactique, incluant la nébuleuse de l’Aigle et ses voisines, notamment la nébuleuse Oméga (M17), Sharpless44 ou l’amas M18. Avec un très grand champ, il est même possible d’ajouter plus au sud les nébuleuses M8 (la Lagune) et M20 (le Trèfle), ainsi que de très nombreux amas ouverts et globulaires.
Avec une courte focale, de 500/600mm, comme dans le cliché présenté pour la version APN, il est possible d’inclure l’ensemble de la nébuleuse dans le champ, y compris avec un capteur au format APS-C. La nébuleuse dans son ensemble offre un magnifique spectacle, au prix cependant d’une résolution un peu limitée notamment sur la région des « piliers ».
Exemple de cadrage avec un capteur APS-C et 600mm de focale : il est recommandé de décaler un peu la nébuleuse pour pouvoir inclure le plus possible dans le champ les faibles nébulosités…
Si vous utilisez un capteur d’un plus petit format (comme dans l’image SHO présentée ici), vous devrez diminuer la focale en conséquence pour capturer la nébuleuse dans son ensemble, ou privilégier uniquement la région centrale.
Avec une focale plus longue, à partir d’un mètre, il est possible de réaliser une véritable plongée au cœur de la nébuleuse, et notamment sur les fameux piliers, ainsi que sur les zones très contrastées de gaz aux alentours.
M16 est accessible avec un APN, à condition que celui-ci soit défiltré – comme dans l’image présentée. L’essentiel du rayonnement de la nébuleuse étant situé dans le rouge, un APN non-défiltré ne laissant parvenir qu’une petite partie du rayonnement rouge jusqu’au capteur n’offrira que peu de signal à traiter, même dans le cas d’un temps de pose très long.
Comme vous pouvez le constater, l’image narrowband présente une richesse de détails et de nuances bien supérieure à la version couleur classique RGB : des zones qui semblent « vides » se retrouvent soudainement remplies de matière et les détails sont beaucoup plus contrastés.
Si vous hésitez entre version LRGB et SHO, voici un petit aperçu de la différence de rendu entre ces deux options :
Si vous êtes réticents au SHO, une couche Ha permet dans tous les cas de « booster » le rendu d’une image LRGB classique. Cette couche peut être utilisée en luminance et pour renforcer la couche Rouge… mais attention, les nuances obtenues ne sont souvent guère plus esthétiques – si vous n’êtes pas amateur de SHO bien sûr – que les versions SHO elles-mêmes !
Autre avantage du narrowband : l’utilisation de filtres restrictifs (par exemple 6nm comme ceux utilisés pour cette image), permettent de photographier cette nébuleuse même en présence de la Lune. Le filtre Ha pourra être utilisé lors des nuits de forte Lune, voire de Pleine Lune (même si cela n’est pas forcément recommandé !), tandis que les filtres OIII et SII pourront être utilisés sans souci jusqu’au premier quartier, voire quelques jours après.
Un ciel transparent et peu turbulent est cependant nécessaire pour obtenir un signal satisfaisant et de nombreux détails dans les nébulosités et la zone centrale des piliers.
Si la couche Ha doit obligatoirement être réalisée en bin1, afin de bénéficier d’une résolution maximale, les couches OIII et SII peuvent être réalisées en bin2.
Il est possible de pousser plus loin encore la recherche de définition sur la zone des « piliers » ou d’autres zones de nébulosités obscures dans le centre de la nébuleuse, avec une longue focale (2m et plus) et en effectuant une image avec des filtres sélectifs, en SHO. L’image de référence en la matière demeure bien sûr celle du télescope spatial !
La zone autour de M16 regorge de nébulosités assez faibles ; qu’il est parfois délicat de distinguer du « bruit » photonique dans le fond de ciel, soit en raison d’un ciel affecté par la pollution lumineuse, soit d’un temps de pose insuffisant. Le traitement mis en œuvre doit donc être adapté à ces éventuelles limitations, et être proportionné au signal qu’il est réellement possible de mettre en valeur sur l’image finale.
Comme toujours, une image disposant d’un bon rapport signal sur bruit permet un traitement plus simple et offre de plus nombreuses options. Il est dans ce cas, par exemple, possible de recourir à une montée d’histogramme au moyen d’une fonctionnalité telle que Masked Stretch, sous Pixinsight, permettant une meilleure mise en valeur des faibles luminosités. La difficulté dans ce cas consiste à trouver une zone du ciel totalement dépourvue de nébulosités comme référence du fond de ciel à obtenir après traitement ; la sélection d’une mauvaise zone ne permettant pas d’aboutir à un résultat satisfaisant.
Dans le cas d’une image de moins bonne qualité, il est sans doute préférable de s’en tenir à une montée d’histogramme classique (précédée éventuellement d’une montée logarithmique) afin de conserver un fond de ciel satisfaisant et moins bruité.
Dans tous les cas, il est en revanche possible de pousser un peu les détails dans les zones les plus brillantes de la nébuleuse qui – sauf raté majeur lors de l’acquisition – présenteront toujours un rapport signal sur bruit satisfaisant. Il est donc recommander de travailler sur les zones concernées en les isolant au moyen de masques adaptés, afin de localiser les traitements appliqués. Un renforcement des détails, que ce soit sous Pixinsight avec la fonction HDRMultiscaleTransform (HDRMT), ou sous Photoshop au moyen de la fonction d’AstroTools « Local Contrast Enhancement« , donne de très bons résultats.
Pour en savoir plus sur la mise en œuvre de ces process de rehaussement de détails, je vous invite à consulter le tutoriel dédié à HDRMT, ainsi que le tutoriel plus général consacré à l’amélioration des détails avec Pixinsight, ainsi que le tutoriel spécifique à Photoshop le cas échéant.
Si l’ensemble de la nébuleuse est comprise dans le champ, il est également recommandé de pratiquer une légère réduction d’étoiles, afin de mettre en valeur la nébuleuse elle-même. Ce conseil s’applique de manière plus générale à toutes les nébuleuses situées dans un champ d’étoiles très riche ; comme c’est le cas de celles situées au beau milieu de la Voie Lactée.
A titre d’illustration, voici un comparatif entre mon premier et mon second traitement sur cette nébuleuse, au moyen d’un crop à 100% sur une zone mêlant à la fois nébulosités et fond de ciel. La première version souffre de nombreux défauts évoqués ci-dessus : mauvaise gestion du bruit dans le fond de ciel, assorti d’un effet « marbré » inesthétique, et d’étoiles trop prononcées. La seconde version a permis de corriger ces défauts : le bruit est mieux géré, moins lissé, et dans le même temps les nébulosités sont mieux exploitées… mais il est bien sûr toujours possible de faire encore mieux avec plus de pratique et de maîtrise des process utilisés.
Par rapport à la version LRGB, la version SHO ne pose pas les mêmes problèmes, mais reste globalement plus simple à traiter.
En SHO, la taille des étoiles n’est pas un souci dès lors que les filtres sont suffisamment restrictifs. Il est donc généralement inutile d’effectuer une réduction d’étoiles sur l’image. En revanche, il peut être nécessaire d’effectuer une légère réduction pour harmoniser la taille des étoiles entre les couches S, H et O. La couche Ha présentant les étoiles les plus fines, une légère réduction sur les couches O et S peut éviter d’avoir à gérer de trop forts halos magenta en fin de traitement.
Même si je ne suis pas adepte des traitements starless, celui-ci peut s’avérer particulièrement efficace sur ce genre de cible, en particulier s’il est réalisé en mode linéaire (avant la montée d’histogramme) et sous réserve qu’aucune étoile ne génère des artefacts trop flagrants (ce qui est parfois le cas en mode linéaire ou en présence d’aigrettes…). N’hésitez pas à consulter le dernier comparatif des logiciels starless pour en savoir plus sur ces différents aspects.
Voici les couches H, O et S obtenues (fonction STF appliquée uniquement sur les brutes issues d’empilement) :
La calibration des couleurs n’est pas non plus un souci ici, puisque les techniques classiques de calibration ne sont pas utilisables. En revanche, si vous réalisez une image se concentrant sur la zone centrale de la nébuleuse, l’absence de zone de référence neutre pour le fond de ciel peut poser un problème sur le retrait de gradient des couches unitaires. Le plus simple dans ce cas est de se fier aux process de retrait de gradient automatique (tel ABE) qui donnent de bons résultats sous réserve de trouver les paramètres corrects de modélisation du fond de ciel. Si les nébulosités sont trop prises en compte dans cette modélisation, n’hésitez pas à diminuer le degré de polynômes par défaut (par exemple, pour ABE, passez de 4 par défaut à 2, voire 1).
Pour l’assemblage des couches, je préconise d’utiliser le process SHO_AIP, très simple d’utilisation, qui permet de mixer directement chaque couche avec des de multiples combinaisons et l’application de coefficients différents. L’outil de création de la couche Luminance, dans ce même process, est également très puissante. Plusieurs possibilités existent pour ce qui concerne la création de la couche Luminance, notamment celle de s’en passer purement et simplement et de rester sur du SHO classique. A titre personnel, je préfère créer une couche Luminance avec un mix des 3 couches, et une prédominance du Ha. Il est cependant parfois nécessaire de rajouter une certaine dose de la couche OIII dans la luminance afin de ne pas perdre trop de luminosité sur les zones très prédominantes en OIII. Dans ce cas, le mode d’assemblage « lighten » (équivalent à « éclaircir » dans Photoshop) permet de préserver la couche Ha tout en augmentant le signal dans les seules zones OIII. Avec un réglage correct des coefficients et du mode d’assemblage, il est assez simple d’obtenir une belle image de Luminance. Attention cependant à veiller que le mix ne réduise pas les détails dans la couche Ha, en particulier si les couches O et S ont été effectuées en bin2.
Pour ce qui est des couleurs elles-mêmes, il n’existe pas de vérité absolue en SHO. La liberté et la créativité sont beaucoup plus grandes qu’en RGB.
Il existe cependant quelques règles de base :
Mixage SHO initial : le magenta des étoiles est encore à corriger, ainsi que l’enrichissement de la palette grâce à la correction sélective…
Par ailleurs, l’habitude du traitement RGB conduit souvent à diminuer la présence du « vert » dans l’image. En SHO cependant, cette diminution n’a pas réellement lieu d’être, puisque la couche verte est attribuée au Ha, qui présente le signal le plus présent. Cette réduction excessive du vert conduit souvent à des images d’aspect « bicolore » (HOO), qui offrent beaucoup moins de nuances dans les teintes qu’une palette SHO.
Dans l’image présentée ici, le vert a été « légèrement » réduit, mais pas totalement enlevé : c’est précisément la présence de vert dans l’image qui permet d’obtenir une palette de nuances très variées, notamment dans les zones bleutées de l’image ; qui à défaut ressortiraient uniformément bleues, entraînant une perte d’informations.
Méfiez-vous également de la tendance similaire à vouloir supprimer l’ensemble du « magenta » des images SHO : si cela est vrai pour les étoiles, il est à mon sens contre productif de vouloir retirer le magenta dans les zones de la nébuleuse. En effet, le magenta, s’il ne doit pas être prédominant, permet cependant d’obtenir une variété des teintes et de dégradés beaucoup plus importante. Une suppression globale du magenta conférera à votre image un aspect plus « bicolore » que réellement SHO… autant dans ce cas se limiter à une version HOO ! 🙂
Sur le niveau de fond de ciel, celui-ci peut être réhaussé sur cette zone (autour de 30/35), afin de mettre en valeur le maximum de détails. Les valeurs les plus basses sont à réserver pour les zones les plus sombres des bandes de poussière, afin d’assurer un contraste optimal à l’image.
Dans tous les cas, il est possible de pousser un peu les détails dans les zones les plus brillantes de la nébuleuse qui présentent un rapport signal sur bruit plus satisfaisant. Il est donc recommander de travailler sur les zones concernées en les isolant au moyen de masques adaptés, afin de localiser les traitements appliqués. Un renforcement des détails, que ce soit sous Pixinsight avec la fonction HDRMultiscaleTransform, ou sous Photoshop au moyen de la fonction d’AstroTools Local Contrast Enhancement, donne de très bons résultats.
Un renforcement des zones sombres (piliers, bandes de poussières au sein de la nébuleuse…) est également possible, par exemple avec le process DarkStructureEnhance (DSE) sous Pixinsight. Attention cependant à ne pas pousser trop fort ces accentuations des zones sombres, au risque de perdre des détails dans ces zones (dégradés de luminosité) et de rapidement donner à l’image un aspect artificiel ou « sur-traité »…
Pour en savoir plus sur la mise en œuvre de ces différents process de rehaussement de détails, je vous invite à consulter le tutoriel dédié à HDRMT, ainsi que le tutoriel plus général consacré à l’amélioration des détails avec Pixinsight, ainsi que le tutoriel spécifique à Photoshop le cas échéant.
L’image présentée ici souffre d’un défaut majeur, lié au temps de pose limité : la gestion du bruit dans le fond de ciel est compliquée. Le premier traitement de cette image faisait apparaitre un « moutonnement » dans le fond de ciel, assez disgracieux. En présence de bruit, un réflexe naturel est de chercher à masquer les défauts en lissant au maximum avec les fonctions de flou ou de réduction de bruit (TGV…). Au final, cela donne souvent un aspect « marbré » et peu esthétique au fond de ciel, qui nuit à l’ensemble de l’image.
La meilleure approche, bien que moins intuitive pour le débutant, est d’accepter ce défaut et de ne pas chercher à « tirer sur les curseurs » plus que de raison. Autrement dit, ne pas chercher à faire dire à l’image plus que ce qu’elle ne peut réellement. En ce sens, il est parfois nécessaire de se méfier de la fonction magique « STF » de Pixinsight, qui révélera facilement et sans effort les moindres informations de l’image. Mais ce n’est pas parce que l’information est présente qu’elle peut être présentée de manière satisfaisante.
Dans ce cas précis, ce souci est accentué par un autre paramètre : la zone du ciel autour de M16 regorge de nébulosités très faibles. Avec un temps d’intégration global trop limité, il devient compliqué de distinguer, dans le fond de ciel, ces nébulosités du bruit. Le risque est dès lors d’essayer de mettre en valeur et de faire ressortir sur l’image ce qui n’est en réalité que du bruit…
Un temps de pose plus conséquent serait donc nécessaire pour améliorer cette version… sous un ciel plus noir qu’en région parisienne.
La taille du capteur de l’AtikOne oblige à se concentrer sur la zone centrale de la nébuleuse. Sauf à réaliser une mosaïque, il n’est guère possible d’obtenir une image qui intègre l’ensemble de la nébuleuse et qui présente dans le même temps des détails intéressants.
J’aimerais donc refaire cette image avec une caméra disposant d’un capteur plus important, afin de pouvoir saisir l’ensemble de la nébuleuse ! Sans doute avec l’Atik16200…
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