Résumé L’objet Un grand classique du ciel : la nébuleuse « Helix » dans la constellation du Verseau. L’une des plus grandes nébuleuses planétaires avec la nébuleuse M27. Il s’agit d’une nébuleuse planétaire, manifestation la plus spectaculaire de la fin de vie […]
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Nom : NGC 7293 – Nébuleuse Hélix (ou « de l’Hélice »)
Type : Nébuleuse planétaire
Distance : ~700 AL
Taille : 25′ (2,5 AL)
Magnitude : 7,6
Meilleure période d’observation : Automne
Un grand classique du ciel : la nébuleuse « Helix » dans la constellation du Verseau. L’une des plus grandes nébuleuses planétaires avec la nébuleuse M27.
Il s’agit d’une nébuleuse planétaire, manifestation la plus spectaculaire de la fin de vie d’une étoile de taille moyenne (moins de 8 masses solaires) ; et plus précisément de la phase de transition d’une géante rouge à une naine blanche. Lorsque, au terme de la séquence principale, l’étoile a fini de consumer ses réserves d’hydrogène et d’hélium, son noyau s’effondre pour former une naine blanche et ses couches externes sont expulsées dans l’espace par la pression de radiation. Il ne reste au centre qu’une étoile massive et compacte, dotée d’une température de surface élevée, tandis que sont éjectées des coquilles de gaz, résidus de ses couches externes. La matière ainsi éjectée, à une vitesse moyenne de l’ordre de 100 000 km/h, est ionisée par le rayonnement ultraviolet de l’étoile. Ce rayonnement est ensuite réémis par le gaz à des énergies plus faibles, dans toutes les longueurs d’onde (infrarouge, visible, ultra-violet…).
Les nébuleuses planétaires jouent ainsi un rôle majeur dans l’enrichissement du milieu interstellaire en éléments plus lourds que l’hydrogène et l’hélium. La matière éjectée, constituée notamment d’oxygène et de carbone, va ensuite enrichir les nuages de gaz interstellaires qui donneront à leur tour naissance à d’autres étoiles… et d’autres systèmes planétaires contenant ces éléments indispensables à l’apparition de la vie ! Les éléments chimiques plus lourds que le fer (l’or, l’uranium…) sont en revanche disséminés dans l’espace uniquement par les supernovae ; la création de ces éléments impliquant des énergies sans commune mesure avec celles déployées lors de la création des nébuleuses planétaires.
C’est la raison pour laquelle vous avez peut-être déjà entendu dire, selon l’expression fétiche de Hubert Reeves, que nous sommes des « poussières d’étoiles ». Bien que très poétique, cette expression doit bien être comprise dans son sens littéral : les atomes dont nous sommes constitués sont issus de ces événements cataclysmiques que sont la « mort » des étoiles !
Les nébuleuses planétaires, par la complexité de leur structure et la richesse de leurs couleurs, sont des objets très spectaculaires à photographier. La nébuleuse Hélix, bien que dotée d’une structure relativement « simple » comparée à certaines nébuleuses plus torturées (telle que « l’œil de chat« ), offre déjà un spectacle saisissant avec ses deux anneaux entrelacés. D’autant plus que, située à seulement 700 années-lumière de la Terre, il s’agit du spécimen le plus proche de nous. Sa structure s’étend sur plus de 2,5 années-lumière ; ce qui, compte-tenu de sa distance, en fait également la nébuleuse planétaire présentant le plus important diamètre apparent (quasiment le diamètre apparent de la Lune !).
On peut également voir dans la partie centrale de la nébuleuse des « nœuds cométaires », qui consistent en des globules plus denses et poussiéreux dont l’enveloppe est progressivement évaporée par ionisation sous l’effet du rayonnement ultraviolet émis par l’étoile. Il résulte de cette photo-évaporation la formation d’une « queue » de traîne derrière le globule, en direction opposée de l’étoile, d’un aspect similaire à une comète d’où cette appellation. Le globule central est au moins 1 000 fois plus dense que le matériau environnant qui l’englobe ; et d’une taille comparable au système solaire. On estime le nombre de tels globules à plus de 20 000 dans la nébuleuse Helix, où ce type de structures a été découvert.
Cette image de la nébuleuse Helix a été réalisée avec une TSA102 et un APN défiltré, depuis la Corse, en seulement 1h de pose.
Cet objet en mériterait évidemment beaucoup plus, mais dans le cas présent ce temps de pose limité a été dicté par des contraintes inhérentes au lieu de prise de vue (faible hauteur de l’objet, arrivée rapide au-dessus des lumières d’un village après passage du méridien…) et au planning d’acquisition (image réalisée entre deux sessions consacrées à d’autres objets). Par ailleurs, le mois d’août n’est pas le plus indiqué pour photographier cet objet dans les meilleures conditions.
Cette nébuleuse ne s’élève pas à plus de 23° depuis le centre de la France… et même depuis la Corse du Sud, elle ne dépasse pas les 27° ! Depuis le Nord de la France, elle atteint même à peine les 18°…
Inutile de dire que, dans certaines régions, photographier cette cible est quasiment mission impossible. Et même avec un horizon dégagé et un ciel de qualité, la faible hauteur de l’objet s’accompagne immanquablement d’une perte importante de signal et de définition, compte-tenu de l’épaisseur de l’atmosphère traversée par la lumière et des effets de la turbulence.
Mon séjour en Corse était donc l’occasion idéale de réaliser une photographie de cet objet, ce qui aurait été beaucoup plus difficile depuis mes lieux d’observation habituels (sans parler de la région parisienne…). En effet, c’est un des objets que je rêvais de faire depuis mes débuts en astrophoto.
Toutefois, après avoir vu les premières brutes s’afficher sur l’écran, et constatant l’absence quasi-totale de détails dans la nébuleuse, j’ai pris le parti de n’y consacrer qu’une petite heure pour privilégier d’autres objets.
Il s’agit donc plus d’une petite « photo souvenir » que d’une véritable image… Mais ce premier test n’était pas inutile, puisqu’il m’a permis de revenir quelques années plus tard sur cette même nébuleuse ; mieux préparé et avec une meilleure sélection des conditions de prise de vue !
Matériel :
Takahashi TSA102 f/6
AZEQ6 via EQmod
Canon 1100D Astrodon (800iso)
Guidage : lunette-guide 9×50 et PLA-MX
Pixinsight
Acquisition :
12 x 300s
Intégration totale : 1h
Date(s) de prise de vue : 12 août 2015
J’imagine que bon nombre d’astrophotographes ont déjà connu une expérience similaire à la mienne lors de la nuit d’acquisition de cette image : le sentiment que tout s’enchaîne mal, que le matériel ne répond pas aussi bien que d’habitude, que le ciel est très moyen, que les brutes qui s’enchaînent à l’écran ne sont pas de qualité… bref, que rien ne se déroule comme prévu, et que le résultat final sera forcément mauvais ! La tentation de tout ranger et d’aller dormir est bien présente, un peu insidieuse…
Et pourtant, après beaucoup de nuits comme celles-ci, j’ai fini par en tirer un enseignement : il n’est jamais évident que le résultat soit mauvais ! 🙂
A la clé, il n’y aura sans doute pas l’image du siècle, mais l’essentiel est de se faire plaisir. Même des brutes de qualité moyenne permette de s’entraîner au traitement. Les heures passées à essayer de traiter une image pleine de défauts ne sont pas perdues, car l’expérience accumulée permettra de tirer encore plus de ses bonnes images.
Dans le cas présent, le résultat final n’est objectivement pas satisfaisant ; mais la satisfaction d’avoir réalisé une image souvenir de ce bel objet que j’aime beaucoup l’emporte de très loin !
Cette nébuleuse est magnifique en RGB et c’est sous cette forme qu’elle est le plus souvent photographiée, mais elle rend très bien également en SHO comme dans le cas présent.
Cette image a été réalisée au mois d’août 2018 avec une TSA102, une caméra CCD AtikOne6 et des filtres narrowband SHO.
J’ai profité d’un séjour en Corse pour réaliser cette image, en raison de sa faible hauteur sur l’horizon dans mes lieux habituels… Même si seulement quelques degrés sont gagnés, c’est toujours bon à prendre ! 🙂
Après le semi-échec lors de mon précédent essai en 2015 à l’APN, notamment dû à l’absence quasi-totale de détails dans la nébuleuse, j’ai choisi cette fois de tenter cette fois une acquisition en SHO.
Même si cette nébuleuse présente de superbes couleurs en RGB, qui ne pourront pas être conservées avec le SHO, le manque de détails restait à mes yeux le point le plus important. L’idée était également de tenter un traitement HOO, plus proche de la version RGB en terme de couleurs…
En apportant plus de contraste, le SHO (ici avec des filtres 6nm, donc assez restrictifs) permet de gagner des détails dans la structure, mais aussi de bien capter le signal dans les couches les plus faibles de l’enveloppe extérieure. Je m’attendais donc à voir la couronne principale (sur la gauche, qui était déjà visible sur la version APN), mais je ne pensais pas pouvoir faire ressortir vraiment les nébulosités de la couronne secondaire, plus faibles (sur la droite). C’était donc la bonne surprise en sortie d’empilement sur la couche Ha !
Matériel :
Takahashi TSA102 f/6
AZEQ6 via EQmod
AtikOne6 (-10°)
Guidage : OAG & Atik GP
Filtres Astronomik SHO 6nm
Pixinsight – Photoshop
Acquisition :
Ha : 13 x 600s bin1
OIII : 10 x 300s bin2
SII : 10 x 300s bin2
Intégration totale : 3h50
Date(s) de prise de vue : 13 août 2018
Exemple de cadrage avec un capteur 16200 au foyer d’un C8 + réducteur (1600mm de focale).
En terme de cadrage, la nébuleuse Helix ne présente aucune difficulté : placez-la simplement au centre de votre capteur ! La région à proximité immédiate étant dépourvue d’autres objets notables, vous n’avez pas à vous soucier d’essayer d’intégrer ceux-ci dans le champ.
La nébuleuse reste par ailleurs d’une taille assez limitée, si bien qu’il n’y a aucune difficulté à la cadrer, même avec une focale importante !
La principale difficulté de cet objet réside dans sa hauteur limitée depuis nos latitudes. Depuis le centre de la France, il ne dépassera pas les 23° lors de son passage au méridien.
Il est donc plus que recommandé de mettre à profit vos déplacements au sud pour essayer de photographier Helix dans de meilleures conditions. La transparence du ciel et l’absence de turbulence seront également déterminants dans le résultat final.
Malgré tout, comme le montre l’image APN présentée ici, même en bénéficiant d’une hauteur un peu plus importante, rien ne garantit que la résolution et les détails seront au rendez-vous… Helix est un objet assez photographié (une recherche sur le site Astrobin renvoie 13 pages de résultats), mais très souvent aucun détail n’est réellement visible au sein de la nébuleuse. Ce point est d’ailleurs décorrélé du signal engrangé : même avec plusieurs heures (voire plusieurs dizaines d’heures) de poses au total, il est possible d’obtenir une image assez floue et qui ne présente quasiment aucun détail.
Sur cet objet, les conditions d’acquisition sont donc primordiales. Il est indispensable d’effectuer les poses sur un intervalle rapproché du passage au méridien afin limiter au maximum l’absorption atmosphérique (maximum 90 minutes avant et/ou après le passage du méridien depuis le centre de la France, afin que l’objet demeure au-dessus des 20° d’élévation). Il est donc recommandé d’étaler si nécessaire la prise de vue sur plusieurs nuits de qualité équivalente, et au besoin d’effectuer une sélection des meilleures brutes. L’outil SubframeSelector de Pixinsight permet d’effectuer un tri des brutes, par exemple sur le critère de la FWHM.
Avec un APN, le défiltrage apporte un avantage indéniable, puisque la nébuleuse émet fortement dans le rouge. Capter le signal Ha permet notamment de mieux capter le second anneau de la nébuleuse, beaucoup plus faible que le premier. Celui-ci est perceptible sur l’image présentée ; mais un temps de pose plus conséquent permet de véritablement révéler toute l’étendue et la complexité de cette structure.
Mais c’est bien sûr une caméra CCD qui donnera les meilleurs résultats sur cet objet, en raison du gain de définition apportée par un capteur monochrome, d’une plus grande sensibilité et du refroidissement du capteur qui permettra d’atténuer le bruit et ainsi de mieux mettre en valeur les faibles extensions :
Couche Ha (version CCD)
De manière générale, si votre but est d’obtenir des détails prononcés au sein de la nébuleuse, il vous faudra réaliser une couche Ha. Celle-ci pourra trouver sa place dans un assemblage LRGB+Ha classique, ou constituer une couche de luminance parfaite.
Cette couche Ha doit dans ce cadre impérativement être réalisée en bin1 afin de bénéficier d’une résolution maximale. Les couches OIII et SII peuvent être réalisées en bin2 (comme dans l’image présentée ici), mais il est recommandé de les réaliser également en bin1 si vous souhaitez optimiser la finesse de votre image finale… cela implique bien sûr que vous disposiez d’un temps suffisant à consacrer à la prise de vue, sur plusieurs nuits !
Avec une focale importante (2m et plus), il est possible de réaliser une véritable « plongée » au cœur de la nébuleuse Helix, permettant ainsi de révéler en détails les « nœuds cométaires ».
Pour ce faire, le recours au filtre Ha est indispensable, afin d’optimiser la résolution obtenue sur les détails. Il faut également privilégier les courts passages de l’objet au méridien afin de limiter les effets néfastes de la turbulence… ou voyager plus au sud ! 🙂
Les étoiles environnantes n’étant ni très nombreuses, ni très brillantes, il sera dans la grande majorité des cas inutile de procéder à une réduction d’étoiles.
Le traitement demeure globalement assez simple, et il est possible d’adapter la technique de montée d’histogramme à la qualité du rapport signal sur bruit de l’image empilée.
Si ce rapport est faible, une montée d’histogramme classique (logarithme suivie d’une montée normale) donnera les meilleurs résultats. Si la qualité est meilleure, une montée au moyen d’outil plus perfectionnés, tels que MaskedStrecth, permettra une mise en valeur plus flatteuse de la couronne extérieure de la nébuleuse.
Une difficulté pour les traitements localisés sur les extensions les plus faibles consiste à créer des masques adaptés qui reflètent fidèlement la présence du signal. Dans les valeurs faibles, la création de tels masques peut s’avérer délicate, le risque étant alors d’inclure des zones de fond de ciel dépourvues de la moindre nébulosité.
Un point important sur cette cible est la calibration des couleurs. La fonction PhotometricColorCalibration (PCC) de Pixinsight n’est pas forcément des plus adaptées sur cette cible, assez éloignée des références photométriques utilisées par ce process. Il est donc recommandé d’utiliser les fonctions classiques de neutralisation du fond de ciel et de calibration des couleurs par la sélection de la nébuleuse comme zone de référence pour la balance des blancs.
Attention également à ne pas utiliser de manière inappropriée les fonctionnalités de retrait de la couleur verte (telle que SNCR dans Pixinsight ou le script HLVG dans Photoshop). Si cette fonctionnalité est utilisée de manière quasiment systématique sur la presque tous les objets du ciel et s’avère bien adaptée, il n’en va pas forcément de même sur cet objet, où les couleurs du centre de la nébuleuse tendent légèrement sur le vert émeraude.
Un retrait trop violent du Vert peut ainsi conduire à fausser les couleurs dans la région centrale de la nébuleuse en aboutissant à une teinte bleue assez uniforme et une perte de nuances très dommageable au résultat final. Ces fonctionnalités doivent donc être utilisées avec beaucoup de parcimonie ; et pour l’essentiel en dehors du centre de la nébuleuse au moyen d’un masque de luminance inversé combiné à un masque d’étoiles.
Si vous complétez vos acquisitions LRGB par une couche Ha, il est recommandé de mixer celle-ci avec votre couche L (avec le script SHO_AIP sous Pixinsight), ainsi qu’avec la couche Rouge (avec le script Ha-RVB_AIP).
Vous trouverez sur ce site différents tutoriels vous apportant des précisions sur ce point particulier.
En apportant plus de contraste, le SHO permet de gagner des détails dans la structure, mais aussi de bien capter le signal dans les couches les plus faibles de l’enveloppe extérieure.
Mais ce mode d’acquisition apporte son lot de difficultés spécifiques.
L’une des principales est la prédominance très forte de la couche Ha sur la couche OIII et plus encore sur la couche SII ; ainsi qu’on peut le voir sur les brutes issues d’empilement :
On constate par ailleurs que le signal des différentes couches est très localisé : très similaire pour les couches Ha et SII, mais très différent pour la couche OIII.
Cette forte prédominance de la couche Ha pose 2 problèmes distincts :
Si vous effectuez vos traitements narrowband en mode SHO « pur », vous ne serez pas concerné par ce point, mais le souci se posera dans tous les cas pour l’équilibre des couleurs…
Si en revanche vous réalisez habituellement – comme moi – une image de Luminance pour le traitement de vos images SHO (par exemple en mode H-SHO), un souci va être d’équilibrer correctement le signal des couches Ha et OIII dans le mixage. La couche SII peut être évacuée à ce stade, car elle présente un rapport signal sur bruit très inférieur et n’apporte rien à la couche Ha en terme de localisation du signal.
Le signal étant très différencié entre Ha et OIII, il n’est pas possible d’utiliser uniquement la couche Ha comme image de Luminance : trop d’information sur la localisation du signal global serait perdu en regard de l’aspect de la couche OIII.
Soulignons tout d’abord que vous pouvez vous simplifier la tâche en réalisant 2 images Ha à partir de la même brute Ha issue d’empilement ; l’une pour la réalisation de la Luminance, avec un signal plus appuyé, et une autre pour la réalisation de la couche Couleur, en ne cherchant pas à tirer autant les curseurs. Par exemple, la montée d’histogramme peut être réalisée avec le process MaskedStretch pour la Luminance, et de manière classique avec logarithme et montée fine pour l’image couleur.
Réalisez déjà le traitement de votre image Ha, en incluant la montée d’histogramme et le rehaussement des détails. Procédez de même pour la couche OIII ; l’assemblage sera plus simple à réaliser en monde non-linéaire.
Il est donc recommandé d’effectuer l’image de luminance par un « mix » entre la couche Ha et la couche OIII, en utilisant le script SHO_AIP sous Pixinsight. Cet assemblage peut par exemple être réalisé sur une base 50/50 en mode normal ou « screen« , ou en ajoutant la couche OIII en mode « lighten » à la couche Ha. Dans ce second cas, le signal de la couche OIII va venir éclaircir les zones de l’image Ha disposant de moins de signal. Si l’image OIII n’ajoute rien à la couche Ha, essayez de dimuner le pourcentage de celle-ci, en la faisant par exemple passer à 80% pour un premier essai puis en affinant ensuite ces réglages au cas par cas.
C’est cette option que j’ai retenue dans l’image présentée ici, mais il ne s’agit pas d’une vérité absolue ; les réglages doivent être adaptés aux spécificités de vos propres images !
L’important est que votre image de Luminance intègre au final le signal des couches Ha et OIII, sans que les étoiles ne soient trop affectées par la couche OIII (sur laquelle les étoiles sont moins fines) ni que le bruit ne monte sur le fond de ciel.
Voici à titre d’exemple le résultat obtenu pour mon traitement de cette image :
On constate que le signal a été remonté, par rapport à l’image Ha, notamment dans le centre de la nébuleuse où le signal OIII est plus important.
Une fois ce mix réalisé, vous pouvez procéder à des corrections finales sur votre luminance, y compris sur le rehaussement des détails, l’ajustement fin de l’histogramme et la fixation du point noir.
Pour la couche couleur, réalisez une autre version de la couche Ha en tirant moins sur les curseurs afin de faciliter l’assemblage avec les couches OIII et SII.
Car la prédominance de la couche Ha pose également un souci pour l’équilibrage des couleurs. Si le signal de la couche OIII est bon, il n’en va pas de même de la couche SII : celui-ci est particulièrement faible et assez peu localisé par rapport au signal Ha. Or, c’est cette couche SII qui est attribuée à la couche Rouge dans le mélange SHO… couleur essentielle pour la nébuleuse Helix !
Il est donc difficile d’obtenir au départ autre chose qu’une image fortement « verte », sans aucune présence de rouge…
A l’aide du script SHO_AIP, il va donc falloir procéder à un mixage subtil en abaissant le % attribué à la couche Ha et en remontant celui de la couche SII… tout en minimisant le bruit et en conservant un équilibre avec la couche OIII.
Le but est ici d’obtenir une image présentant des nuances de rouge, de jaune, de vert et de bleu. Vous pourrez ensuite affiner les couleurs avec l’outil « Correction sélective » sous Photoshop.
Pour ne rien vous cacher, cette étape m’a donné beaucoup de fil à retordre et compte clairement parmi les plus difficiles que j’ai eu à réaliser ! J’ai essayé d’obtenir une palette qui soit assez agréable et nuancée. Il y avait d’autres options plus tranchées pour un aspect SHO plus marqué, mais visuellement celles-ci ne me convenaient pas… Difficile de se départir de sa vision traditionnelle de cet objet en RGB, même lors d’un traitement SHO !
Une fois votre image Couleur réalisée, procédez à l’assemblage avec la Luminance et aux derniers réglages, notamment l’ajustement fin de la saturation des couleurs.
Dans tous les cas, si votre image présente quelques détails intéressants (par exemple dans les « nœuds cométaires », toutefois difficiles à saisir avec une focale trop courte…), il est possible de pousser rehausser un peu ces derniers 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.
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.
En RGB, une seconde version impliquera nécessairement un temps de pose beaucoup plus conséquent… encore faut-il que les conditions d’acquisition optimales soient réunies dans un lieu où l’objet s’élève plusieurs heures au-dessus de 20°…
Une plus longue focale ainsi que la réalisation d’une couche Ha semblent indispensables !
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