NGC 4565 – Galaxie de l’Aiguille

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Résumé

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L’objet

Située dans la constellation de la Chevelure de Bérénice, à environ 43 millions d’années-lumière, NGC 4565 est sans doute l’exemple le plus parfait de galaxie vue par la tranche à la portée des astronomes amateurs !

Si l’on peut observer d’autres galaxies également vues par la tranche, telles que NGC 891 ou NGC 3628, aucune n’égale NGC 4565 : la finesse de son fuseau est en effet sans équivalent, avec une dimension apparente de 16 minutes d’arc de long (soit la moitié de la Pleine Lune) pour seulement 1,8′ de large. Des mensurations et une finesse qui lui ont valu son surnom de « galaxie de l’Aiguille ».

Vue sous cette angle, NGC 4565 fournit sans doute une bonne illustration du profil de notre propre Voie Lactée ; et ce d’autant plus que son diamètre estimé est identique (environ 100 000 années-lumière).

Cette vue de profil ne facilite cependant pas l’étude de sa structure et la mesure de sa distance. Cette dernière, qui a fait l’objet de multiples étude au cours des dernières décennies à l’aide de différentes méthodes (céphéides, Tully-Fischer…) reste assez imprécise puisqu’elle est estimée à 43 millions d’années-lumière à plus ou moins 12 années-lumière ! NGC 4565 est ainsi, parmi les galaxies les plus proches de la nôtre, celle dont l’incertitude de distance est la plus élevée.

Même si sa structure est complexe à analyser, il ne fait cependant aucun doute qu’il s’agit d’une galaxie spirale. Difficile toutefois d’évaluer le nombre de bras spiraux, ou encore l’existence d’une barre centrale sous cet angle de vue… mais l’observation en infrarouge, qui permet de « voir à travers » la poussière en avant plan, lève le voile sur quelques mystères cachés de cette galaxie !

NGC 4565 présente un « bulbe-boite », c’est à dire un bulbe central non pas sphérique mais d’apparence carré, comme on le voit dans l’image ci-contre. Or, il est généralement admis que cette forme de bulbe correspond en réalité à une barre centrale vue de côté.

Une étude réalisée en 2010 va plus loin encore, en poussant encore davantage les observations à l’aide du télescope spatial Spitzer : les astronomes ont pu mettre en évidence la présence, au sein de cette barre centrale, d’une structure dénommée « pseudo-bulbe ».

Un « pseudo-bulbe » désigne les régions centrales des galaxies spirales qui ne se comportent pas comme des bulbes classiques. Les bulbes « classiques », d’apparence sphériques, contiennent essentiellement de vieilles étoiles et n’ont pas une activité de création stellaire soutenue, par manque de gaz dans l’environnement proche. Les pseudo-bulbes se distinguent au contraire par une activité de création stellaire soutenue, qui s’explique par un apport de gaz au centre de la galaxie. Cet apport de gaz, qui peut résulter de la fusion de galaxies (ou de l’absorption d’une galaxie satellite par la galaxie dominante) peut donner lieu à la formation de nouvelles étoiles ou permettre de « rajeunir » les étoiles vieillissantes présentes au centre de la galaxie. La présence d’une barre centrale favorise également l’apport de gaz vers le centre de la galaxie. Les mécanismes qui régissent ces pseudo-bulbes sont encore imparfaitement compris, et certaines études (notamment la thèse de Tabatha Sauvaget) tendent à montrer que les pseudo-bulbes se confondent souvent, dans les simulations, avec les bulbes classiques.

Dans le cas de NGC 4565, outre ce pseudo-bulbe, ces observations ont également démontré la présence d’une structure stellaire annulaire très nette, qui ne peut pas être confondue avec les poussières au premier plan en raison de sa densité plus élevée.

Les astronomes à l’origine de cette étude en déduisent que cette structure correspond en réalité à un véritable anneau d’étoiles autour de la barre centrale.

Avec l’ensemble de ces données, il est possible aux astronomes de proposer une classification pour NGC 4565 sous le type SB(r)b dans la classification de Vaucouleurs, ce qui signifie : galaxie spirale barrée (SB) avec un anneau (r) et des bras spiraux relativement peu enroulés.

Si nous pouvions la voir de face, NGC 4565 ressemblerait donc très probablement à la galaxie NGC 2523 représentée ci-contre… et l’on se prend finalement à regretter de ne voir la galaxie de l’Aiguille que de profil !

Car dans cette configuration, et compte-tenu de ses dimensions apparentes, elle serait sans doute tout simplement l’une des plus belles et impressionnantes galaxies observable…

Mais pour l’heure, contentons-nous de son « moins bon profil », car pour l’observateur, l’un des intérêts principaux de NGC 4565 reste son impressionnante bande d’absorption centrale qui semble couper la galaxie en deux (mais cependant pas tout à fait de manière parfaitement symétrique, la bande étant légèrement inclinée par rapport au plan du disque).

Cette bande centrale est essentiellement composée de poussières, qui s’étendent sous la forme de longs filaments de plusieurs centaines d’années-lumière de part et d’autre de la tranche.

La vision détaillée qu’en propose le télescope spatial Hubble (ci-contre) montre que nous ne voyons pas uniquement les bandes de poussières en avant-plan du disque galactique, mais bien une multitude de zones de poussières au sein de ce disque, qui est vu en réalité non pas parfaitement de face mais avec une très légère inclinaison ; infime mais suffisante pour explorer un peu plus les mystères de cette galaxie avec une telle résolution.

Cette image spectaculaire montre également un grand nombre d’amas globulaires et d’étoiles bleues en périphérie de la galaxie, qui contrastent fortement avec sa région centrale composée majoritairement d’étoiles rouges et plus âgées.

Notons enfin que cette galaxie fait partie du Groupe Coma I, dont la galaxie dominante est NGC 4725, proche visuellement dans la constellation de la Chevelure de Bérénice (mais à 3° tout de même, ce qui rend difficile de réunir ces deux galaxies de manière détaillée sur la même image…).

 

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L’image présentée

Cette image a été réalisée sur 3 nuits entre avril et mai 2018, en combinant des acquisitions réalisées avec une TSA-102 et un Schmidt-Cassegrain de 200mm ; dans les deux cas avec la même caméra CCD monochrome AtikOne6.

Le temps d’acquisition global est de 6h, dont un peu plus de 3h pour la Luminance en bin1 et 45 minutes pour chacune des couches RGB en bin2.

A noter que l’image présentée ci-dessus est un version « cropée » pour mieux mettre en valeur les détails obtenus dans NGC 4565. L’image originale, qui propose un champ plus étendu montrant d’autres galaxies plus petites en arrière-plan, est présentée ci-contre.

Sur celle-ci ont peut notamment apercevoir une multitude de galaxies beaucoup plus éloignées, dont les plus grandes sont déjà situées à 200 voire 300 millions d’années-lumière…

Sur cette galaxie, peut-être plus que sur d’autres en raison de son aspect particulièrement filiforme, la composition de l’image joue un rôle important dans le ressenti visuel final. L’orientation de NGC 4565 est donc déterminante et, en la matière, les préférences de chacun peuvent donner lieu à des résultats très différents. Pour ma part, je n’aime pas particulièrement voir cette galaxie « à plat » : je la trouve mieux mise en valeur orientée en diagonale, en donnant ainsi l’impression qu’elle occupe une surface plus importante dans l’image.

Sur cette image, j’ai volontairement excentré légèrement la galaxie NGC 4565, d’une part afin de pouvoir inclure quelques galaxies plus petites dans le champ, mais également pour briser une composition trop classique et qui aurait manqué de dynamisme.

La majorité des poses a été réalisée avec la TSA102 en LRGB, et complétée par une série de poses avec le SC200mm en luminance uniquement.

L’idée était de combiner à la fois le champ large et parfaitement plat (et les étoiles ponctuelles !) offert par la TSA102 et une vision plus détaillée sur la galaxie elle-même, afin de relever les fins détails visibles au niveau de la bande de poussières.

Cette opération nécessite un petit travail supplémentaire lors du traitement, mais ne pose pas de difficultés particulières puisqu’il s’agit uniquement de rehausser les détails dans des petites zones de la galaxies. Le rehaussement des détails a été effectué essentiellement sur l’image issue du SC200mm, avec une déconvolution et l’utilisation du process HDRMultiscalTransform. L’utilisation de masques adaptés permet cette combinaison d’image de manière parfaitement invisible dans le résultat final.

Comme on peut le voir dans l’image cropée ci-contre, le niveau de détails est assez satisfaisant ; et aurait été impossible à obtenir avec seulement une lunette de 102 mm de diamètre.

 

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Conseils de prise de vue

La prise de vue de NGC 4565 ne présente pas de difficulté particulière : le seul objectif va être d’optimiser au mieux la résolution afin de mettre en évidence le plus de détails dans la galaxie et notamment au niveau de la bande d’absorption.

Pour ce faire, il convient de privilégier une focale suffisamment importante. 1000 mm est en ce sens un minimum, mais les photographes les plus aguerris privilégieront une focale plus importante, supérieure à 2000 mm. Les possesseurs de caméras à petits pixels pourront toutefois retenir une focale inférieure.

En dehors du fait qu’un petit échantillonnage suppose une monture parfaitement adaptée et un autoguidage performant, le facteur limitant est – comme souvent – le ciel lui-même.

Pour viser une résolution optimale, un ciel transparent avec une faible turbulence est donc un atout indéniable. N’hésitez pas à surveiller au cours de l’acquisition l’évolution de la turbulence et à privilégier les moments plus calmes, voire même à adapter le temps de pose unitaire des brutes et à diminuer celui-ci le cas échéant pour améliorer la FWHM… Comme souvent sur ce type de cible, il est inutile d’allonger le temps de pose unitaire sur les poses unitaires en luminance. Mieux vaut privilégier des poses plus courtes et donc susceptibles d’être moins altérées par la turbulence ; ou à tout le moins, permettant un « tri » plus simple des meilleures brutes.

Dans la même logique, il pourra être nécessaire de procéder, lors du prétraitement, à une sélection rigoureuse des images brutes les plus fines et à une pondération de ces dernières en fonction de leur qualité. Cet aspect sera abordé dans la partie « Conseils de traitement ».

Pour aller encore plus loin dans la recherche d’une meilleure résolution, cette galaxie peut bien se prêter à la technique du « lucky imaging« , similaire à la technique de photo planétaire. De très bons résultats ont ainsi été obtenus avec des poses unitaires de quelques secondes maximum. Mais il faut alors prévoir des milliers de brutes en Luminance, un tri drastique des meilleures images et également réaliser une couche couleur dans des conditions classiques. Le gain dans les détails des poussières dans la bande centrale peut alors être sensible par rapport à des poses longues traditionnelles.

Mais il n’est pas obligatoire de chercher à tout prix une résolution maximale : la région autour de NGC 4565 fourmille de petites galaxies qu’il peut être intéressant d’inclure dans un champ plus large. En raison des dimensions généreuses de NGC 4565, un tel grand champ (comme celui présenté ici) n’est pas synonyme d’absence de détails dans la galaxie…

Dans ce cadre, une focale intermédiaire (600 à 800 mm), accompagnée d’un capteur de format APS-C (comme le Kaf8300, ou le CMOS Panasonic 4/3 de la ZWO1600) fait parfaitement l’affaire et permet d’inclure quelques petites galaxies plus lointaines qui apporteront beaucoup de profondeur à l’image finale.

En variant le cadrage, et en orientant le capteur différemment, il est ainsi possible de créer des images à la composition radicalement différente. L’orientation de NGC 4565 (droite ou orientée) est bien sûr un élément important de l’impression visuelle d’ensemble, auquel il convient de réfléchir préalablement à la session d’acquisition…

Quelle que soit l’option retenue, haute résolution ou non, la réalisation des couches couleur n’est pas à sous-estimer. Les couleurs subtiles de cette galaxie justifient en effet qu’un temps de pose conséquent leur soit consacré.

 

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Conseils de traitement

NGC 4565 n’est pas une cible particulièrement difficile à traiter. En fonction de l’option de cadrage que vous aurez retenue, quelques points méritent toutefois une attention particulière.

Dans le cas d’un cadrage en champ large, incluant NGC 4565 avec les autres galaxies voisines, l’objectif va consister à obtenir un fond de ciel le plus propre possible et une mise en valeur satisfaisante du plus grand nombre possible de galaxies en arrière-plan. La gestion du bruit en mode linéaire, ainsi que la montée d’histogramme, sont donc primordiales. Toutefois, sur cette image, ces opérations ne présentent pas de difficultés notables. Une montée classique en mode logarithme, suivie d’un ajustement des curseurs est largement suffisant. Attention à ne pas fixer le point noir trop bas : un fond de ciel trop sombre permettra difficilement de faire ressortir les multiples petites galaxies en arrière-plan…

Si, au contraire, vous avez privilégié une vue rapprochée de NGC 4565 avec une longue focale, le véritable « challenge » va être la mise en valeur des plus fins détails au sein de la bande centrale d’absorption. Un traitement distinct des couches Luminance et RGB est dans ce cas indispensable. Cet objectif de traitement implique, pour être correctement mené à bien, d’avoir déjà été rigoureux lors des acquisitions notamment en ce qui concerne la gestion de la turbulence…

En premier lieu, une vigilance particulière doit être apportée lors de la phase de prétraitement. N’hésitez pas à faire une sélection drastique des brutes de luminance qui seront utilisées pour l’empilement final, en appréciant leur FWHM grâce au process SubframeSelector. Le cas échéant, si vos brutes sont de qualité variable, n’hésitez pas à effectuer une pondération afin d’attribuer un plus grand coefficient aux meilleurs images, sans pour autant éliminer les images de qualité inférieure, afin de ne pas trop sacrifier le rapport signal sur bruit. Une solution peut être d’attribuer un coefficient qui tienne compte principalement du facteur « FWHM » de chaque image.

Vous trouverez plus d’explications et de conseils sur ce point dans mon tutoriel consacré au prétraitement, et plus particulièrement à l’étape de sélection et de pondération des images Light.

Lors du traitement, ensuite, il est recommandé d’effectuer une déconvolution de l’image de luminance en tout début de traitement. Cette opération doit être réalisée dès la fin du pré-traitement (éventuellement après un retrait de gradient général sur l’image). Cette opération permet de « récupérer » des détails qui sinon seront noyés lors de la montée d’histogramme et qui ne pourront pas être obtenus ultérieurement lors du traitement avec des process plus classiques. Attention cependant, cette opération peut fortement altérer l’aspect des étoiles et rehausser le bruit dans les zones sombres : il est donc impératif d’effectuer ce traitement avec un masque de protection du fond de ciel et un masque local pour préserver les étoiles.

Un contrôle rigoureux de l’image doit être réalisé au terme de ce process avant de poursuivre le traitement, pour s’assurer que les détails ont été rehaussés et que les autres aspects de l’image n’ont pas subi d’altérations irrémédiables. N’hésitez pas à procéder à plusieurs essais pour apprécier la force et le nombre d’itérations optimales de la déconvolution.

Pour la couche luminance, celle-ci est ensuite simple à traiter. Une montée d’histogramme classique (logarithme puis montée fine) donnera de bons résultats dans ce cas également. Le seul point d’attention, en cas d’utilisation de l’outil « courbes », est de veiller à conserver une transition douce et esthétique entre le fond de ciel et les régions périphériques de la galaxie ; la transition entre la galaxie et le fond de ciel n’est en effet pas abrupte, mais progressive. L’un des défauts que l’on rencontre le plus souvent sur les images de cette galaxie est précisément une transition trop brutale entre la galaxie et le fond de ciel, qui peut donner l’impression d’une galaxie traitée à part et « collée » en fin de traitement sur le fond de ciel. Ce résultat résulte généralement de la combinaison de deux facteurs, à savoir un fond de ciel trop noir et l’utilisation mal maîtrisée de masques pour rehausser de manière distincte la luminosité de la galaxie. Sur cette cible, afin de conserver une transition progressive entre la galaxie et le fond de ciel, je ne recommande pas l’utilisation de masques dans la gestion des curseurs…

Toujours dans le but d’obtenir une bonne résolution, vous devez essayer de rehausser les détails dans la zone de la bande d’absorption en utilisant par exemple le process HDRMultiscaleTransform sous Pixinsight et/ou (le cas échéant en complément final) l’outil Local Contrast Enhancement de AstroTools sous Photoshop. Dans les deux cas, un travail avec des masques de fusion permet de n’augmenter les détails que dans les zones les plus pertinentes (notamment en intensifiant le contraste dans les zones sombres des bandes de poussières) tout en limitant la montée du bruit, le tout sans dénaturer l’aspect gaussien des étoiles.

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.

La combinaison des opérations « déconvolution » et « HDR » donne souvent de bons résultats, avec une amélioration très notable de détails parfois très fins. A titre d’exemple, voici la différence pour cette image entre un traitement de Luminance classique et un traitement avec ces deux opérations de rehaussement des détails (sur la version SC200mm, avec des masques de protection des étoiles et du fond de ciel) :

Traitement normal déconvolution et HDR

Le gain est ici bien visible ! Précision cependant : la luminance présentée ici en version « Déconvolution+HDR » n’est pas la luminance que j’ai utilisé au final, car un mix a d’abord été réalisé avec l’image obtenue avec la TSA-102 (afin de corriger la présence d’un bruit important dans le fond de ciel ainsi que l’aspect des étoiles), et un autre mix a été réalisé avec la luminance sans HDR afin de corriger la baisse exagérée de luminosité dans le bulbe de la galaxie provoquée par ce process. A titre personnel, je préfère conserver une image avec légèrement moins de détails plutôt que de fausser totalement la réalité physique de l’objet dans le rendu visuel final. Il était donc important à mon sens de conserver une luminosité plus prononcée dans le bulbe central, même si cela « noie » quelque peu certains détails.

Pour l’image couleurs, celle-ci ne devrait pas poser de souci particulier si vous avez consacré un temps suffisant à l’acquisition de chacune des couches. La calibration est une étape cruciale, mais qui peut être très simplifiée en ayant recours au process PhotometricColorCalibration (PCC) de Pixinsight qui donne de bons résultats sur cet objet.

L’outil « correction sélective » de Photoshop permet d’ajuster sur la version finale les teintes de la galaxie. Celle-ci se prête assez bien à une légère augmentation du « rouge » dans la zone central et du « bleu » dans les régions périphériques du disque. Attention cependant, dans ce cas, à n’appliquer ces modifications qu’avec un masque de fusion localisé, afin de ne pas « noyer » les détails patiemment mis en valeur dans une bouillie de bruit chromatique !

 

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Si je devais la refaire…

Sans hésitation, le but serait simplement de réaliser l’ensemble des acquisitions avec un instrument disposant d’une focale plus importante, afin d’obtenir plus de détails dans la galaxie !

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