- Résumé du travail sur M27 - Buts du travail - M27 Nébuleuse planétaire (NGC 6853) Nos images (G. St-Onge et L. Morin) - Images sans filtre et du domaine du continu - Images dans les domaines d'émission en [OIII] - Images en domaine d'émission Ha - Images dans les domaines d'émission [SII] - Image en émission combinée [SII] + [OIII] + Ha / code de couleurs - Efficacité des filtres utilisés pour ce projet - Une extension de la barre en émission de M27 - Une étoile brillante en continu près de M27 Notes supplémentaires - Spectre des ondes électromagnétiques - Des mécanismes qui peuvent créer de l'émission dans des nébuleuses - Références

Résumé du travail sur M27 : - Ce travail présente la région de Messier 27 Nébuleuse planétaire (NGC 6853), dans plusieurs domaines d'émission. - On y trouve la région en émission Hydrogène alpha (Ha) 656.3nm ±5, en Oxygène 3 fois ionisé [OIII] ~ 489nm à ~506nm, en Soufre deux fois ionisé [SII] ~ 667nm à ~ 677nm et un filtre continuum dans le domaine du proche infrarouge Filtre " I " ~ 793nm à ~1100nm . - Les images sont obtenues au foyer ~ F/6.3 d'un Sc de 9,25 pouces d'ouverture, soit ~ 1500mm de longueur focale. - La matrice utilisée est un Kodak KAF401E dont les pixels ont 9 microns carrés, utilisée ici en bénin 2X2, pour une résolution par pixel de près de ~ 3 secondes d'arc. Buts du travail : - Ce travail fait partie d'un ensemble de dossiers références (catalogues), qui sont montés au fur et à mesure qu'ils sont disponibles. Ces dossiers tentent de montrer de grandes régions autour d'endroits connus, pour en faire des images références dans plusieurs domaines d'émission. On espère ainsi permettre d'identifier certaines sources d'émission, et si c'est le cas, on veut en produire une série d'images à plus haute résolution. - La méthode permet de faire disparaïtre au maximum les objets en lumière continue des images, pour en conserver le domaine d'émission particulier à chaque filtre. Et ainsi mettre en évidence les principales sources détectées dans chacun des domaines.

Messier 27

M27 Nébuleuse planétaire (NGC 6853) Nommée la nébuleuse de l'Haltère A.D. 19h59.6m Déc. 22°43' (2000) Elle se situe à ~1 250 années-lumière de nous, elle est un des beaux objets du ciel, facile à voir aux jumelles même en milieu urbain. Elle est dans la constellation Le Petit Renard. Il s'agit de matières éjectées par une étoile de masse près de celle du Soleil, à la fin de son cycle de vie. Une image au C11 à F/10

M27 Nébuleuse planétaire (NGC 6853)	- Magnitude de l'étoile centrale = 13,94 V
- Taille = ~ 3 A.L. sur le grand axe	- Distance = Deux sources: 210 pc. et ou 1250al
- Magnitude intégrée = 7,3 V	- Vitesse R. = - 41,8 km/s
- Diamètre = 402"	- Vitesse d'expansion = 15 km/s

Quelques connaissances : La nébuleuse planétaire M27 est donc issue d'une étoile, cette étoile a dü passer par plusieurs cycles instables pour en arriver à une éjection massive de matériaux de ses couches externes. Ce qu'il reste de cette étoile aurait aujourd'hui une température de surface de ~ 85 000K. C'est donc principalement la radiation UV de cette étoile qui, par excitation des gaz raréfiés, cause les émissions observées de ceux-ci, et même que certains sont à des états dits interdits, comme l'oxygène [OIII] et le soufre [SII]. - Certaines études consultées indiquent que l'étoile à l'origine de M27 serait un système double. Elle serait physiquement reliée à une étoile de magnitude 17, (K.L. Cudworth de l'observatoire de Yerkes).

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Image #1 (sans filtre) / Pose totale de 8 minutes Une image de Messier 27 sans l'utilisation de filtre, donc directement au foyer du C9,25 F/~6,3. On peut y voir une image familière de basse résolution. ========================================= =========================================

Image #2 (filtre I) / Pose totale de 10 minutes Messier 27, toujours au C9,25 F/~6,3. Cette fois-ci en utilisant un filtre " I " qui laisse passer la lumière de ~ 793nm à ~1100nm. Dans un domaine du spectre continu. Aucune émission d'importance n'y est détectée. Ce filtre est utilisé pour enlever le continu des images en émission. On remarque la grande quantité d'étoiles dans ce filtre et l'absence presque totale des gaz (qui sont en émission) de la nébuleuse de M27.

Image #3 [OIII] Deux peaks, à 495,9nm et 500,7nm ±~5 Pose totale de 10 minutes En filtre [OIII] ~ 489nm à ~506nm (bande passante), M27 nous montre quelques nodosités et très peu d'étoiles dans la nébuleuse. On peut constater l'étalement des gaz de chaque cöté de la nébuleuse principale.		Image #4 [OIII] À 495,9nm et 500,7nm L' image #4 est ce qu'il reste de l'image en émission [OIII] après lui avoir enlevé le continu. - On peut voir que l'émission [OIII] est distribuée partout dans M27. On observe une région dominante concentrée au sud-ouest (en haut à gauche).= =================================

Image #5 Ha À 656,3nm ±5 Pose totale de 10 minutes En filtre Ha 656,3 ±5nm, M27 nous montre une grande quantité de nodosités dans sa nébuleuse principale. Et un bel étalement des gaz plus pâles de chaque côté de la nébuleuse principale.	Image #6 Ha 656,3nm L'image #6 est ce qu'il reste en émission Ha, après lui avoir enlevé le continu. - L'émission Ha est concentrée plus à l'intérieur du coeur de la nébuleuse centrale de M27, avec une dominante concentrée au sud-ouest (en haut à gauche). On voit bien la barre en émission qui traverse la nébuleuse du sud-ouest au nord-est.

Image #7 [SII] Deux peaks, à 671,6nm et 673,1nm ±4 Pose totale de 10 minutes En filtre [SII] ~ 667nm à ~ 677nm , M27 nous montre un domaine particulier de la nébuleuse. On y voit mieux les grandes régions en barre (chocs?) qui traversent la nébuleuse du sud-ouest au nord-est.	Image #8 [SII] , 671,6nm et 673,1nm L' image #8 est ce qu'il reste de l'image en émission [SII] après lui avoir enlevé le continu. - On peut y constater que les étoiles du champ sont disparues, l'image est dominée par la barre en émission qui traverse la nébuleuse du sud-ouest au nord-est. Le reste de la nébuleuse est à peine perceptible.

Image #9 [SII] + [OIII] + Ha En combinant les images des différents filtres (en émission) et en leur attribuant un code de couleurs, on obtient une répartition des différents domaines d'émission dans la nébuleuse. On a attribué à l'image en filtre [SII] le BLEU, celle en filtre [OIII] le VERT, celle en filtre Ha le ROUGE.		- On constate que le Ha est dominant aux deux extrémités (sud et nord) de la nébuleuse en rouge. - La barre en émission qui va du sud-ouest au nord-est est principalement une composante du Ha et su [SII], rouge et bleu. - Le [OIII] est réparti dans toute la nébuleuse. Il est principalement dominant au coeur de la nébulause principale, et il est combiné au Ha des côtés est et ouest de celle-ci. (vert et rouge).

Filtre [O III] (oxygène)	Hydrogène alpha	Filtre [SII]	Filtre I	Filtres
~ 489nm à ~506nm	656.3nm ±5	~ 667nm à ~ 677nm	~ 793nm à ~1100nm	Bande Passante
Transmission de 75,45 %	Transmission% 60 %	Transmission de 79,9%	Proche IR (continuum).	Transmission
(Bande Passante = 17,08 nm Peak à 497,1 nm )	(Bande Passante = 10nmPeak à 656,6nm)	(Bande Passante = 9,83 nm Peak à 670,2nm)		Peak
[OIII] à 495,9nm ~300 [OIII] à 500,7nm ~800	HI à 656,3nm ~400	[SII] à 671,6nm Trace [SII] à 673,1nm Trace	Continu	Émission estimée pour une nébuleuse planétaire

Image 1b Image #1b - En lumière sans filtre ~400nm à ~1100nm, on ne voit pas de trace d'une extension de cette barre en émission, à l'extérieur de la nébuleuse principale de M27. ==================================== ===================================== ====================================		Image 2b Image #2b - En lumière Ha, on peut bien voir les extensions de la barre en émission qui traverse la nébuleuse du sud-ouest au nord-est. Celle-ci déborde de la nébuleuse sur le ciel, de part et d'autre de la nébuleuse principale, soit au sud-ouest (haut) et au nord-est (bas). En plus on peut voir quelques matières lumineuses au nord-ouest (gauche en bas), à l'extérieur de la nébuleuse principale.
Image 3b Image #3b - En lumière [OIII], on ne voit plus les extensions de la région de la barre en émission. À leur place, on voit deux cavités plus sombres que le ciel. Par contre en [OIII], on peut voir un arc lumineux mince, du côté nord-ouest (gauche en bas), qui s'étend vers le sud-ouest, loin à l'extérieur de la nébuleuse principale.		Image 4b Image #4b - En [SII], cette image ne montre pas de trace significative des extensions de la barre en émission. Quoique on a l'impression de voir très pâle l'extension sud-ouest (haut), sur le fond du ciel. ===================================

Image 5b Image #5b - En filtre I, on y devine à peine la nébuleuse principale M27. En plus c'est un domaine du continu, donc aucune trace de la barre en émission.

Conclusion : - On peut présumer que la barre en émission qui s'étend du sud-ouest (haut) et au nord-est (bas) est observable dans la nébuleuse principale de M27, sur les images sans filtre, à l'aide des filtres Ha et [SII]. Mais elle est plutôt discrète en filtre [OIII], elle est alors à peine décelable du coté sud-ouest (haut).

Conclusion (suite) : # - En ce qui concerne les extensions à la barre en émission du sud-ouest (haut) et au nord-est (bas). - On constate que sans filtre, elles ne sont pas observées. - En utilisant le filtre Ha on les détecte sur le ciel au sud-ouest et au nord-est. - En filtre [SII], on présume voir la composante sud-ouest. - En filtre [OIII], on détecte des cavités sombres aux emplacements des extensions sur le ciel. - On peut donc conclure en présumant que la barre en émission a des extensions s'étendant sur le ciel, à l'extérieur de la nébuleuse principale observable sans filtre de M27. Du sud-ouest (haut) et au nord-est (bas). - On peut présumer que cette barre est en émission principalement dans les domaines du Ha, et du [SII]. - Dans le domaine du [OIII], on peut constater ce qui semble être un assombrissement des régions des extensions de la barre en émission sur le ciel. S'agit-il d'une absorption? Donc on peut présumer que, en [OIII], ces extensions n'émettent pas de lumière détectable, au contraire elles sont opaques et plus sombres que le ciel environnant. Mais on peut voir un arc lumineux mince, du côté nord-ouest, qui s'étend vers le sud-ouest, loin à l'extérieur de la nébuleuse principale. # Deuxième ajout à M27 en émission. Deux étoiles intenses en filtre continu et faible dans les domaines d'émissions utilisés. Une première étoile brillante en domaine du continu et presque absente dans les domaines d'émission, (E sur les images) près de M27. - Sur l'image sans filtre et l'image en filtre I, l'étoile " E " en bas à droite est une des plus lumineuses du champ. - Dans les domaines du Ha et du [SII], " E " devient une des étoiles les plus faibles du champ! - Dans le domaine [OIII], cette même étoile " E " est pratiquement introuvable! Conclusion : - Il semble clair que la lumière de l'étoile " E " est dominante dans le domaine du filtre I, et sans l'utilisation de filtre. - Les filtres dans les domaines d'émission utilisés semblent atténuer son éclat. On peut alors présumer que sa lumière est dominante dans le domaine du continu. Donc possiblement qu'il s'agit d'une étoile dont la température surfacique est froide. On peut penser à une géante rouge vue sa magnitude en filtre I. Une autre étoile rouge? Dans le champ de M27 - Deux étoiles, au nord-est (droite en bas) de la nébuleuse M27, attirent notre attention. - Ces étoiles sont notées 1 et 2 sur les images #1b à 5b. - L'étoile #1 a la magnitude la plus intense en visible (sans filtre). - La plupart des images références montrent aussi l'étoile #1 plus intense. (X1) Sur ces images l'étoile #2 a généralement une magnitude beaucoup moins importante que la #1. - Nos images : - Image #1b : Une photo sans filtre. Les étoiles #1 et #2 ont une magnitude assez proche l'une de l'autre sur notre image. - Image #2b : Dans le domaine du Ha. Les deux étoiles sont observées, mais l'étoile #2 est beaucoup moins brillante que la #1. - Image #3b : Dans le domaine du [OIII]. L'étoile #1 est visible (assez pâle), l'étoile #2 elle n'est pas visible. - Image #4b : Dans le domaine du [SII]. L'étoile #1 est intense, l'étoile #2 elle n'est pas visible. - Image #5b : Dans le domaine du filtre I. L'étoile #1 est visible. Mais la #2 est devenue plus intense que la #1. La #2 atteint une magnitude supérieure à celle de l'étoile #1 en filtre continu " I ", dans le proche infrarouge. Conclusion : - L'étoile #2 : - Sa lumière est atténuée par l'utilisation des filtres en émission. - Par contre en utilisant un filtre dans le domaine du continu " I " proche infrarouge, on observe un accroissement significatif de sa magnitude. Elle devient alors plus lumineuse que l'étoile #1. - Sans l'utilisation de filtre, elle semble presque aussi lumineuse que l'étoile #1. - On peut donc présumer que l'étoile #2 est une étoile rouge, dont la surface est assez froide. Possiblement une étoile variable, (dont l'éclat varie dans le temps). - Pour confirmer cela on a utilisé des images de différentes sources pour y observer l'aspect de l'étoile #2. La liste des sources utilisées suit : - Les images couleurs de ces références (X1) montrent l'étoile #2 comme étant ~ la plus rouge du champ. - C'est à se demander si l'étoile #2 n'est pas une étoile variable. Sur certaines images références (X1), elle est à peine visible alors que la #1 est presque surexposée. Sur d'autres elle est bien présente et presque aussi lumineuse que l'étoile #1 (difficile à connaître les filtres utilisés pour ces images). Regardez l'image au C11 à F/10 au début de ce travail, elle y est très brillante, ainsi que l'image #1 (sans filtre) où elle est très intense. - (X1) : Les images references : - Nous avons observé l'aspect des étoiles #1 et #2 sur des images de M27, disponibles soit sur Internet, soit dans des revues. En voici la liste : - -Robert Burnham, Burnham`s Celestial Handbook An Observer`s Guide to the Universe Beyond the Solar System, Jr. Staff Member, Lowell Observatory, 1958-1979. Volume Three P: 2118, M27 en noir et blanc, au 61 pouces du U.S. Naval Observatory. (L'étoile #2 très petite). - -John C Vickers, The Deep Space Field Plan, 1989 Sky Publishing Corporation Cambridge, Massachusetts. P: 52C, la nébuleuse M27 en noir et blanc. (L'étoile #2 très petite). - Terence Dickinson, Night Watch an Equinox Guide to Viewing the Universe, 1983 by Camden House Publishing Ltd., P: 39, M27 en couleurs, l'étoile #2 est assez faible et très rouge. - Hans Vehrenberg, Atlas of Deep-Sky Splendors, 4e édition, Sky Publishing Corporation Cambridge, Massachusetts, P: 212, M27 en couleurs, L'étoile #2 y est assez pâle et rouge. - André Cajolais, Le Ciel au Fils des Mois, Programmes d'observation, Les Éditions de Mortagne Ottawa 2002, P : 79, M27 en noir et blanc (par Claude Boivin) L'étoile #2 y est intense.

Spectre des ondes électromagnétiques : Consultez les lois de Kirchhoff # Spectre continu : La matière des objets célestes (les étoiles sont des gaz sous pression élevée) peut montrer un spectre continu de toutes les longueurs d'onde, si aucun obstacle n'altère les photons entre la source et le détecteur. # Spectre d'émission : Un gaz incandescent sous faible pression émet un spectre de raies d'émission (raies lumineuses) observable à certaines longueurs d'onde qui correspondent aux propriétés de la nature du gaz. # Spectre d'absorption : Une source émettant un spectre continu dont les photons sont absorbés en traversant un gaz à faible pression (plus froid) laisse voir des raies sombres dans son spectre. Ces raies correspondent aux longueurs d'onde spécifiques aux propriétés du gaz absorbant. Comme une empreinte digitale correspond à une personne spécifique. (1) Continuum : Spectre continu (des objets célestes). Des régions du spectre électromagnétique qui ne contiennent pas de raies d'émission ... (2) Ha : Région du spectre électromagnétique correspondant aux sources d'émission de l'Hydrogène alpha, observée dans la lumière des objets célestes à 656.3nm. Bien sûr il faut tenir compte du décalage spectral de l'objet observé (Dl/l = Vr/c). Pour s'assurer que la source d'émission désirée provenant de l'objet soit bien dans la fenêtre de transmission du filtre utilisé. Des mécanismes qui peuvent créer de l'émission dans des nébuleuses… (A) La photo ionisation et la recombinaison : Des étoiles très chaudes type spectral " O " qui émettent beaucoup de photons UV dans une nébuleuse principalement d'hydrogène. Cette lumière très énergétique ionise la matière de la nébuleuse. On en détecte des raies d'émission, dans les régions du spectre spécifique à l'hydrogène. Comme l'hydrogène alpha est plus rouge que les autres émissions de l'hydrogène dans le visible, il est plus facile à détecter. Son signal traverse plus facilement les matières denses des nébuleuses et celles du milieu interstellaire. Il est parfois préférable d'observer en Ha un objet enfoui dans des régions denses, même si celui-ci a des émissions plus importantes dans d'autres domaines plus bleus. Exemple en - [OIII] à 495,9nm et en [OIII] à 500,7nm qui émettent autant et même plus que le Ha à 656,3nm. (B) L'excitation de raies interdites : - Les conditions physiques dans certaines nébuleuses permettent aux électrons d'effectuer des transitions à des niveaux métastables. Les électrons à ces niveaux sont très fragiles, le moindre choc projette l'électron hors de cet état. Il s'agit de conditions inaccessibles sur terre. - Il faut une atmosphère raréfiée, où il n'y a presque pas de chocs entre les éléments. L'électron sur un niveau métastable redescend spontanément au niveau fondamental; il émet alors une raie interdite dont la signature correspond à certains éléments, qui sont notés entre deux crochets dans les tableaux. Un exemple : [OIII] Oxygène à 4959A et [OIII] Oxygène à 5007A, un oxygène abondant, dans les nébuleuses planétaires particulièrement. (C) Fluorescence : - Dans certaines nébuleuses, les atomes de celles-ci absorbent des photons UV (Ultra Violet), puis ils les réémettent dans le domaine du visible. Ce mécanisme peut être moins important que la Photo ionisation et l'excitation des raies interdites.

Références : - Logiciel Coelix 2.010 de Jean Vallières vjean@videotron.ca -Robert Burnham, Burnham`s Celestial Handbook An Observer`s Guide to the Universe Beyond the Solar System, Jr. Staff Member, Lowell Observatory, 1958-1979. Volume Three. - Mallas & Kremer, The Messier Album, Cambridge, Mass. Sky Publishing Corporation, 1980 - John C. Vicker, The Deep Space Field Plan, Sky Publishing Corporation, Cambridge, Massachusetts, 1989 - St-Onge Morin, le site Les Saisons du Ciel, section Les Constellations Les images : - Tout les images sont de G. St-Onge et L. Morin