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    Keskifovoir sur M42 (La Nébuleuse d'Orion)

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    Et voici le sixième Keskifovoir !

    Comme les précédents, ce Keskifovoir est destiné à donner des idées d'observation, afin de ne pas se contenter de regarder mais d'examiner un objet. Celui-ci est consacré à 
    M42, alias la Grande nébuleuse d'Orion. M43 et NGC 1980 seront également traités puisque la nébuleuse d'Orion, d'une certaine façon, inclut ces deux objets. Je prévoyais déjà de rédiger ce sujet l'hiver dernier, et entre temps M42 a fait l'objet de cette discussion :  http://www.webastro.net/forum/showthread.php?t=40040. Je poste malgré tout ce Keskifovoir parce que j'ai fini par le terminer, et puis il apporte quand même des informations.

    Dans tout ce qui suit, on ne parlera que d'observation visuelle. Il y en a déjà assez à faire à l'oculaire, laissons de côté les observations photo, spectro, radio...


    Rappel des anciens "Keskifovoir" :
    - Saturne 2007 :  http://www.webastro.net/forum/showthread.php?t=17289
    - Jupiter 2007 :  http://www.webastro.net/forum/showthread.php?t=21145
    - La comète Holmes 2007 :  http://www.webastro.net/forum/showthread.php?t=25341
    - Mars 2007 :  http://www.webastro.net/forum/showthread.php?t=25969
    - M31 :  http://www.webastro.net/forum/showthread.php?t=36560&highlight=keskifovoir

    Introduction

    Observer la nébuleuse d'Orion est un voyage. M42 est une lointaine contrée qui se laisse explorer nuit après nuit, année après année, télescope après télescope. C'est une oeuvre d'art créée par Dame Nature. Et c'est pour moi - de très loin - le plus bel objet du ciel profond accessible à nos latitudes.

    Ma première observation de M42 au télescope de 115 mm était mémorable. J'y suis resté toute la soirée, essayant tous les grossissements, buvant le spectacle sans m'en lasser. Je m'étais imaginé voir une tache floue grise, ou à la limite rouge comme sur les photos, et j'y ai vu tout autre chose : le Trapèze, éclatant (rien à voir avec ce que montrent le photo), illuminant la nébuleuse, celle-ci montrant une étonnante teinte verte (attention : nous n'avons pas tous la même aptitude à détecter les couleurs en vision nocturne).

    Bien sûr, un plus grand diamètre montre encore plus de choses sur M42, qui est brillante, détaillée, colorée, et qui est incontestablement le plus bel objet du ciel profond. Au 200 mm, la nébuleuse d'Orion est magnifique.

    Le télescope de 300 mm m'avait comblé avec les bras spiraux de la galaxie des Chiens de Chasse, les fines volutes des Dentelles et les innombrables étoiles des grands amas globulaires avant que je vienne explorer M42. Je n'imaginais pas qu'elle serait encore plus belle. Elle est encore plus belle. Le passage de 200 à 300 mm est très important pour M13, pour M51, pour M101... et il l'est tout autant pour M42, qui reste, et toujours de loin, le plus bel objet du ciel profond. Au 300 mm, la nébuleuse d'Orion est fantastique.

    Je me suis encore fait avoir en passant de 300 à 495 mm, m'imaginant que cette fois, ça y est, le diamètre n'apportera plus grand chose sur un tel objet, que c'est plutôt sur les galaxies qu'il révèlera son influence. Eh bien non, là encore M42 est transcendée par le gain de diamètre et reste, de loin, le plus bel objet du ciel profond. Au 495 mm, la nébuleuse d'Orion est prodigieuse.


    I/ La nébuleuse d'Orion à première vue

    La nébuleuse d'Orion est située au sein d'un vaste nuage d'hydrogène comme la Galaxie en contient par centaines. Par endroits, le gaz s'est contracté et a donné naissance à des étoiles. Les plus lumineuses d'entre elles sont si chaudes qu'elles provoquent l'onisation du gaz alentour, qui se met alors à émettre sa propre lumière (on parle de nébuleuse à émission). Bien sûr, cela ne touche que les parties du gaz entourant ces étoiles chaudes. La nébuleuse d'Orion est une des ces zones. Les quatre étoiles du Trapèze ont pour ainsi dire allumé le gaz autour d'elles. Mais le nuage de gaz s'étend en réalité bien au-delà de M42, silplement il est alors invisible (sauf sur des photos à très long temps de pose en H-Alpha, ou bien par l'observation en ondes radio).

    Commençons par décrire M42 lors d'une première observation à travers un instrument de petit diamètre sous un bon ciel, ou un instrument de 200 mm sous un ciel moyen. Un récent dessin de Vjac paru sur Astrosurf ( 
     http://www.astrosurf.com/ubb/Forum15/HTML/001077.html ) montre précisemment la nébuleuse d'Orion dans ces conditions. Qui plus est, le rendu en couleur est très fidèle à ce que je vois.

    Attention : tout le monde ne voit pas les couleurs, et M42 est justement le genre d'objet qui permet de tester sa sensibilité nocturne aux couleurs. Voir à ce sujet cette discussion : 
     http://www.webastro.net/forum/showthread.php?t=40233 . Du reste, je reviendrai plus loin sur ce problème.

    Bref, voici le dessin de Vjac, il va nous servir de guide pour ce premier paragraphe :

    2009jan27_m42-43_800x800.jpg

    Sur ce dessin, l'image est orientée comme à travers un télescope de Newton : nord en bas, sud en haut, ouest à gauche, est à droite. Voici une liste de ce qui peut être observé dans un premier temps :


    1. À l'oeil nu et aux jumelles

    On dit souvent que M42 est visible à l'oeil nu. Ce n'est toutefois pas évident pour un débutant, et pas du tout si le ciel est légèrement pollué. En rase campagne, si l'on sait où regarder (donc si l'on est astronome amateur), c'est très facile. Que voit-on à l'oeil nu ? Sous les trois étoiles de la ceinture d'Orion (Alnitak, Alnilam et Mintaka), on distingue un autre alignement d'étoiles, plus faibles, vertical cette fois. Ces étoiles se nomment, du nord au sud, 42 Orionis, Thêta Orionis et Iota Orionis. Cette dernière est la plus brillante de l'alignement, qui correspond à l'épée d'Orion (pendant à sa ceinture). Celle du milieu, Thêta, est entourée d'une petite nébulosité, la nébuleuse d'Orion. Un chercheur ou des jumelles permettent de séparer Thêta en deux composantes, Thêta-1 (à l'ouest) et Thêta-2 (à l'est). La nébuleuse est petite mais montre déjà sa silhouette générale. Si les jumelles sont suffisamment grandes et l'observateur suffisamment sensible aux couleurs en vision nocturne, la teinte verte peut apparaître (je la perçois avec mes 15x70, mais ce n'est pas aussi évident qu'au 115/900).

    2. Au coeur de la nébuleuse : le Trapèze

    N'importe que petit télescope montre que Thêta-1 est quadruple, tandis que Thêta-2 forme une paire écartée. Thêta-1 est surnommée le Trapèze. Les quatre étoiles qui forment le Trapèze sont éclatantes et illuminent le coeur de la nébuleuse. Aucune photo ne rend cette impression d'éclat, il faut le voir à l'oculaire. Nous verrons plus loin que le Trapèze contient en fait plus de quatre étoiles.

    3. La nébuleuse autour du Trapèze

    La région la plus brillante de M42 est son coeur. C'est une toute petite zone de très haute brillance de surface qui entoure les quatre étoiles blanches. En ville, c'est la seule partie de M42 que l'on peut apercevoir. Elle ne dépasse pas les 5' de diamètre. Le coeur de M42 est bordé, au sud-est (en haut à droite), par une sorte de barre brillante à la limite nette, bien visible sur le dessin. Au 200 m et au 300 mm, je l'ai appelé la Barre(/b] (dénomination absolument pas officielle...) Face au Trapèze, on distingue une échancrure noire qui contraste fortement avec l'éclat du coeur. Dans certains livres, elle est surnommée la Baie Sombre. Les Américains parlent de "fish mouth", surnom que je trouve particulièrement laid (vous voyez dans M42 un poisson ?). À l'opposé de la Baie Sombre, au sud-ouest, la coeur est séparé de la portion plus faible de la nébuleuse par une sorte d'interruption, qui forme un creux sombre (nettement moins sombre que la Baie). Il est un peu exagéré sur le dessin, où il forme un angle droit avec la Barre. Dans un télescope de 200 mm, ce creux - appelons-le le Creux faute de mieux... - n'est pas rectiligne, il a une forme précise que je vous laisse trouver.

    De part et d'autre du coeur, deux ailes se déploient. L'
    aile occidentale (au sud-ouest - en bas à gauche) borde l'extension ouest de la nébuleuse, elle est bien contrastée côté nord. L'autre aile est en fait double : il y a une petite aile orientale, qui part plein est, et une grande aile orientale, qui s'incurve vers le sud (en haut à droite du dessin). La grande aile orientale est la plus large. Elle est aussi étonnamment contrastée. Si l'optique est bonne (et d'ailleurs c'est un bon test), ses limites sont parfaitement nettes, coupées au rasoir (notamment côté ouest), contrairement à tous les objets nébuleux.

    Le reste de la nébuleuse se déploie sous les ailes, c'est-à-dire en haut avec la vision télescopique. L'aile occidentale borde l'extension de la nébuleuse, mais pas la grande aile orientale - c'est plus compliqué... L'ensemble forme une nébulosité allongée d'environ 35'x20'. Au télescope de 200 mm, l'une des étoiles au sud-ouest du Trapèze (il s'agit de V372 Ori - sur le dessin de Vjac, elle est située au milieu de la bordure sud de M42) est entourée d'une sorte de petite nébuleuse.

    Dans l'ordre décroissant de luminosité :
    - le Trapèze ;
    - le coeur (seul visible en ville) ;
    - les ailes (je vous laisse déterminer quelle aile est la plus facile...) ;
    - l'extension au sud des ailes (il me semble qu'elle est plus facile à l'ouest qu'à l'est).

    Les catalogues indiquent souvent pour M42 les dimensions de 66'x60', et beaucoup d'astronomes amateurs semblent se baser sur ces données. Un débutant muni d'un petit instrument, observant depuis une ville, risque d'être surpris. En réalité, ces dimensions correspondent à la nébuleuse avec ses très faibles extensions, et en comptant M43. Même en comptant la Grande Boucle (voir plus loin), qui relie M42 à Iota Orionis, cela ne fait que 50'. Ne surestimons pas la taille de M42 : elle n'est essentiellement pas vraiment plus grande que la Lune.


    4. Au nord de M42 : M43

    M43 fait en fait partie de la nébuleuse d'Orion ; elle est en séparée par une bande sombre dont la portion la plus noire est la Baie Sombre. C'est une nébulosité nettement plus faible que M42, centrée sur l'étoile NU Orionis. Elle est plus brillante au centre, autour de l'étoile. Sous un ciel urbain, M43 peut rester invisible.

    Note : NU est une désignation d'étoiles variable formée des lettres 'N' et 'U', à prononcer N-U ("ène-hu") Orionis. Ce n'est pas la lettre grecque [tex]\nu[/tex]).


    5. Iota Orionis et NGC 1980

    Comme on l'a dit plus haut, Iota Orionis est l'étoile la plus brillante de la ceinture d'Orion. Elle est reliée à M42 via la Grande Boucle (voir plus loin - on ne la voit pas sur le dessin de Vjac), c'est pourquoi j'en dirai deux mots ici. Sous un bon ciel, on peut constater que Iota Orionis est entourée d'un faible voile nébuleux, comme un halo qui n'existe pas autour des autres étoiles. L'observation est similaire à celle des nébuleuses des Pléiades. Il s'agit de la nébuleuse à réflexion NGC 1980. Le gaz qui entoure cette étoile n'est pas assez réchauffé pour être ionisé, et se contente de réfléchir la lumière de l'étoile, il en résulte une petite nébuleuse beaucoup plus faible que M42.

    NGC 1980 désigne aussi le petit amas ouvert qui entoure Iota Orionis. Un petit télescope montre en effet un atroupement d'étoiles dans cette région. Cet amas ne se détache pas nettement, mais on voit bien que les étoiles y sont un peu plus denses qu'alentour. L'amas contient, outre Iota, une autre étoile théoriquement visible à l'oeil nu (magnitude 4,3), mais sans doute trop proche de Iota pour avoir été vue par Bayer et Flamsteed, donc pour avoir une désignation par une lettre grecque ou par un nombre.

    Au nord de M42 on pourra également trouver un amas ouvert (NGC 1981) et une nébuleuse (NGC 1975-77), mais je n'en parlerai pas ici car, au télescope, ces objets semblent indépendants (apparence trompeuse d'ailleurs).


    II / Les étoiles de la nébuleuse d'Orion

    1. Le Trapèze n'est pas quadruple

    À travers un télescope de Newton (sud en haut), les côtés du Trapèze sont nommés comme suit :
    - A est en haut à gauche (magnitude 6,7) ;
    - B est en bas à gauche (magnitude 7,5) ;
    - C est en haut à droite (magnitude 5,1) ;
    - D est en bas à droite (magnitude 6,7).

    L'ordre ne suit pas l'éclat ni les écartements, mais tout simplement les ascensions droites.

    On pourra consulter ce schéma, issu du site 
     http://www.dibonsmith.com/constel.htm (Dibon Smith) :
    trapez.gif

    Un télescope de 200 mm permet de distinguer deux étoiles très faibles cachées parmi les quatre astres éclatants du Trapèze. La composante E est située juste à côté de A, et la composante F juste à côté de C. E est sensiblement plus facile que F. En effet :
    - E est de magnitude 11,1 ; F est de magnitude 11,5.
    - Les étoiles A et C gênent la vision de E, mais A gêne moins puisqu'elle est moins brillante.
    - E est à 4,3" de A ; F est à 4,0" de C.

    La visibilité des composantes E et F dépend plus de la turbulence que du diamètre du télescope, d'ailleurs c'est un bon moyen pour évaluer la turbulence. Je pense qu'elles sont visibles à moins de 200 mm, mais je n'ai jamais essayé (au 115/900 je ne les ai pas vues). La qualité optique aussi compte beaucoup.

    Les autres composantes du Trapèze sont beaucoup, beaucoup plus faibles. Je ne suis pas sûr qu'elles soient accessibles à un télescope d'amateur, à moins peut-être d'un énorme Dobson ? La magnitude de G, H1, H2 et I, autour de 15, pourrait laisser croire à une observation facile à très grand diamètre, mais c'est oublier d'une part l'éclat des quatre étoiles brillantes, qui éblouissent toute la région, et d'autre part le fait que ces étoiles ne sont pas vues devant un fond de ciel noir, mais devant un fond de nébuleuse particulièrement brillante.

    Voici un schéma complet du Trapèze, tiré du site 
     http://www.astropix.com/INDEX.HTM (Jerry Lodriguss) :

    TRAPDIAG2.GIF

    Ce schéma indique que l'étoile A est une variable (son nom de variable est V1016 Orionis). C'est une binaire à éclipse de période 65,43 jours. Ses éclipses durent seulement 20 heures, soit à peine plus de 1 % de la période. A passe alors de la magnitude 6,7 à la magnitude 7,5 et devient presque aussi faible que B. Elle est au minimum durant 2,5 heures.

    L'étoile B est elle aussi une binaire à éclipses (=BM Orionis). Elle est plus rapide (6,47 jours) et plus faible (magnitude 8,0 à 8,5).

    Pensez à examiner l'éclat de A et B. A, normalement, est identique à D. Si elle est plus faible, c'est qu'il y a une éclipse.

    Historiquement, on peut signaler que Galilée n'avait vu que trois étoiles (A, C et D) et, sur son dessin du 4 février 1617, n'avait pas représenté la nébuleuse. Cela pourrait étonner, mais il ne faut pas oublier que ses lunettes n'étaient pas des instruments très performants (il n'avait pas reconnu l'anneau de Saturne). J'ai observé la région avec ma première lunette de 60/700 d'abord à travers la fenêtre (fermée) : la nébuleuse y était invisible, et je ne voyais que trois étoiles. Comme Galilée ! (D'ailleurs dans les mêmes conditions, je ne voyais pas l'anneau de Saturne mais seulement un "machin" assez proche de ce que Galilée voyait.) Huygens a été le premier à voir la composante B, la plus faible, ainsi que Picard indépendamment en 1684. F. Struve a découvert E en 1826, et J. Herschel a découvert F en 1830.


    2. Autour du Trapèze

    De nombreuses étoiles entourent le Trapèze. Mais elles sont invisibles, ou presque. En fait, le Trapèze représente la partie immergée, si l'on peut dire, d'un amas ouvert extrêmement jeune dont la plupart des étoiles ne sont pas encore de vraies étoiles : elles sont entourées du cocon de matière au sein duquel elles ont été formées et émettent surtout dans l'infrarouge. L'amas ouvert du Trapèze (c'est son nom) n'est donc pas inclus dans le catalogue Messier ni même dans le NGC. Il compte environ 2000 étoiles et mesure 20 années-lumières de diamètre. La moitié de ses étoiles sont entourées d'un disque de matière circumstellaire, disque que l'on pense être à l'origine de futures planètes.

    Les étoiles de l'amas du Trapèze émettent quand même un peu de lumière dans le visible, mais vraiment pas beaucoup, aussi sont-elles toutes plus faibles que la magnitude 15. Un très grand télescope permet néanmoins de les percevoir à l'oculaire. Au 495 mm, j'en ai vu une douzaine - mais jamais aucune au 300 mm.

    Une image CCD prise dans l'infrarouge, par contre, révèle facilement la richesse de l'amas. On trouve sur la page de Jerry Lodriguss quelques images infrarouges du coeur de M42, notamment cette image réalisée avec le VLT, qui est orientée comme le dessin de Vjac :

    TRAPESO1.JPG

    (Les deux étoiles brillantes en haut à droite de la photo sont les deux composantes de Thêta-2 Orionis.)


    3. Les étoiles doubles de la nébuleuse d'Orion

    Le Trapèze n'est pas la seule étoile double ou multiple de la nébuleuse d'Orion. En voici une liste, celle des couples relativement brillants et suffisamment écartés pour être accessibles avec des télescopes courants d'amateurs.

    Nom

    m1  

    m2  

    écart 

    Iota Orionis

    2.9

    7.0

    10.9"

    Thêta-2 Orionis

    5.0

    6.2

    52.9"

    STF 745

    8.4

    8.7

    28.7"

    STF 747

    4.7

    5.5

    35.8"

    STF 754

    5.7

    9.2

    5.4"

    DA 3

    7.3

    8.5

    0.7"

     

    STF 747 est l'autre étoile brillante de l'amas ouvert NGC 1980. STF 745 est située juste à l'ouest, à environ 4' seulement. Tous ces couples sont indiqués sur la carte ci-après.

    4. Les étoiles variables de la nébuleuse d'Orion

    Selon Burnham, la nébuleuse d'Orion contient 50 étoiles variables plus brillantes que la magnitude 14. Si l'on fait afficher toutes les variables avec un logiciel de cartographie montrant la nébuleuse en gros plans, la carte en devient saturée. Des centaines de variables, aujourd'hui, sont connues dans cette région, et de nombreuses parmi les astres infrarouges de l'amas du Trapèze. Je ne parlerai ici que des variables les plus brillantes, celles qui figurent sur la carte du Burnham's Celestial Handbook. Je les ai reproduites sur la carte ci-après. Toutes ces variables sont du "type Orion" (type In), c'est-à-dire des étoiles jeunes, qui ne sont pas encore entrées sur la séquence principale et sont donc instables. Leurs variations sont irrégulières. Elles n'ont évidemment aucune périodicité.

    Le tableau suivant indique le maximum et le minimum en magnitude V donnée par le GCVS (
    General Catalogue of Variable Stars). Si la magnitude V n'est pas donnée, il s'agit alors de la magnitude B, et la lettre 'B' est alors indiquée (par défaut c'est une magnitude V). Exception : pour V1118 Ori, c'est la magnitude photographique qui est donnée (lettre 'p'). Je parlerai plus loin de cet astre trop faible a priori pour être inclus ici. L'ordre est approximativement du sud au nord.

    Nom

     Max       

    Min

    LX Ori

    11.9

    13.1 B

    IU Ori

    8.8

    10.0

    V372 Ori

    7.9

    8.1

    V1118 Ori

    12.6

    17.5 p

    NV Ori

    8.7

    11.3

    T Ori

    8.7

    12.6

    V361 Ori

    8.16

    8.29

    LP Ori

    8.4

    9.3 B

    KS Ori

    9.9

    10.9

    NU Ori

    6.8

    6.9

    NQ Ori

    11.1

    12.4

    MX Ori

    9.6

    10.5 B

    EZ Ori

    11.2

    12.6 B

    MR Ori

    10.3

    12.0





    Comme on le constate, de nombreuses étoiles de la nébuleuse d'Orion varient, et leur variation peut dépasser une magnitude. T Orionis, en particulier, est l'une des plus brillantes étoiles qui se projettent sur la nébuleuse. Elle est bien visible sur le dessin de Vjac : c'est l'une des deux étoiles collées à la bordure est de la grande aile orientale, celle du bas (celle du haut est l'étoile double serrée DA 3).

    Lorsqu'on osberve la nébuleuse d'Orion, on peut essayer de faire attention à l'éclat des étoiles de la région. Nous avons vu que deux des quatres étoiles du Trapèze étaient des binaires à éclipse, et voilà qu'un bon nombre des étoiles de la nébuleuses sont elles aussi variables. Il suffit de préparer une carte de M42 avec les magnitudes des étoiles (non-variables) du champ pour disposer d'étoiles de comparaison. T Ori est-elle proche de son maximum (8,7) ou de son minimum (12,6) ? Je m'étais amusé à évaluer T Ori et NV Ori lors d'un de mes premiers dessins de la région, en 1990 et j'avais noté que T Ori était de magnitude 11 environ, et NV Ori était un peu plus brillant. Ce type d'observation est faciole à réaliser même avec un petit diamètre, et même en ville (avec un diamètre pas trop petit quand même...) Un 200 mm en ville atteint la magnitude 11, ce qui est suffisant pour estimer l'éclat d'au moins une dizaine de variables. Est-ce intéressant ? Pas tellement, dans la mesure où les variations d'éclat sont aléatoires...

    Il y a néanmoins des choses intéressantes à faire dans ce domaine.

    L'hiver 1984, comme tous les hivers, des milliers d'astronomes amateur de par le Monde mitraillaient M42. À l'époque, on utilisait les films scientifique Kodak 103aO (très sensible, grain grossier) ou Kodak 2415 (grain fin mais peu sensible, à moins de l'hypersensibiliser). 
    Ciel et Espace publait comme chaque année les meilleures photos de l'année, et les autres revues en faisaient autant. Imaginez des milliers de photos de la nébuleuse d'Orion... à quoi bon s'y mettre ?

    C'est alors qu'entre en scène Roger Chanal, un astronome amateur de la région de Saint-Étienne qui, avec un télescope équatorial fabriqué de ses propres mains (un 250 mm à l'époque, je crois - plus tard il construira un 400 mm) et installé dans un observatoire fabriqué maison, observe les astéroïdes et les comètes, et mesure leur position. Il pratique l'astrométrie "à l'ancienne", utilisant une machine à mesurer et un programme informatique pour obtenir les coordonnées (il a expliqué sa technique dans une série d'articles parues dans la revue 
    Pulsar vers 1990). Je dis "à l'ancienne" parce qu'aujourd'hui l'imagerie CCD a révolutionné l'astrométrie, mais à l'époque c'était très moderne ! Bref, cet hiver là, Roger Chanal photographie M42. Comme tout le monde. La différence avec ses milliers de collègues, c'est qu'il ne se contente pas de regarder la photo : il regarde la nébuleuse... et que voit-il ? Une étoile de trop !

    C'est ainsi que Roger Chanal a découvert l'étoile variable nommée aujourd'hui V1118 Ori. Désormais, et pour l'éternité, il s'agira de la "Chanal's variable", comme l'indique le glossaire du 
    Sky Catalogue. Ce qui donne le vertige, c'est de songer aux milliers d'amateurs qui ont photographié la nébuleuse d'Orion et ne l'ont pas vue ! Sans parler de ceux qui l'ont observée visuellement (avec sa magnitude de 12,6 au maximum, elle était inmanquable, juste à côté de V372 Ori, l'étoile entourée d'une toute petite nébulosité).

    La nébuleuse d'Orion est un astre très jeune (moins d'un million d'années), encore instable, où l'inattendu est attendu. Aussi, lorsque vous observez la nébuleuse d'Orion, et surtout lorsque vous la photographiez, pensez à vérifier que tout est normal...


    III/ La nébuleuse d'Orion à la loupe

    Pour commencer, voici une carte de la nébuleuse d'Orion :

    m42-carte.jpg

    Cette carte récapitule ce qu'on a déjà vu :
    - les étoiles doubles ;
    - les étoiles variables ;
    - les principales structures de M42.

    La portion de M42 dessinée en gris représente celle que l'on voit avec un petit instrument, ou avec un plus grand diamètre mais sous un ciel moyen. C'est elle qui est représentée dans le dessin de Vjac. Le gris est d'autant plus foncé que la nébuleuse est plus brillante. Mais la nébuleuse d'Orion s'étend plus loin, ce qui est indiqué par les traits bleus fins. Les traits bleus appuyés indiquent les bordures contrastées de la nébuleuse (d'autant plus contrastées que le trait est appuyé) : la bordure ouest de la grande aile orientale, le contour de la Barre, celui de la Baie Sombre notamment.

    Les numéros en rouge correspondent à diverses formations, certaines seront détaillées plus loin (la plupart des noms sont de mon invention et ne sont utilisés que par moi... ça n'a rien d'officiel, attention !) :

    1 - la Baie Sombre,
    2 - le coeur,
    3 - le Creux,
    4 - la Barre (l'Arc-en-Ciel),
    5 - la petite aile orientale,
    6 - la grande aile orientale,
    7 - l'aile occidentale,
    8 - la Grande Boucle,
    9 - la Petite Boucle,
    10 - la boucle interne,
    11 - le grand sillon,
    12 - le petit sillon,
    13 - les nuages.

    Détaillons à présent la nébuleuse d'Orion. Cette fois, nous allons utiliser des télescopes de diamètre relativement élevé.


    1. Les couleurs de M42

    Quelles sont les couleurs de la nébuleuse d'Orion ?
    - « Elle est grise », disent un certain nombre d'observateurs.
    - « Mais non, elle est verte », rétorquent d'autres.
    - « Plutôt bleutée », affirment quelques originaux.
    - « Elle est multicolore », répondent les utilisateurs de grand diamètre.
    - « Vous avez tout faux, elle est rouge et bien rouge », concluent les astrophotographes.

    D'abord, il faut bien comprendre que - je le répète encore, je sais... - la vision nocturne des couleurs dépend des observateurs. Certains voient très facilement le vert de la nébuleuse, d'autres la verront grise même dans un télescope de grand diamètre. Mais au fait, quelle est la 
    vraie couleur de M42 ? Ça dépend ce qu'on entend par vraie. Si on entend par là "la couleur qu'on verrait en vision diurne", alors il faut consulter une image trichromique prises dans les règles de l'art avec des filtres R, V, B. Regardez les photos de David Malin (je vous laisse chercher avec Google...), voilà la réponse. Mais notre vision diurne est déconnectée lorsque nous observons, et c'est la vision nocturne qui prend le relais. Or elle n'est pas sensible aux couleurs de la même façon, en particulier elle perçoit très mal le rouge profond.

    Mais au fait, d'où viennent les couleurs ?

    Le gaz de la nébuleuse n'émet normalement pas de lumière. Lorsqu'une étoile très brillante éclaire la nébuleuse, celle-ci émet de la lumière par réflexion (comme la Lune et les planètes, qui reflètent la lumière du Soleil). Comme les étoiles les plus lumineuses sont de jeunes étoiles bleues, les nébuleuses à réflexion sont bleues. C'est le cas des nébuleuses des Pléaides par exemple. Les régions de M42 qui sont bleues sont donc des régions où la nébuleuse se contente de réfléchir la lumière des jeunes étoiles. On ne trouve pas beaucoup de bleu dans M42...

    Si le gaz entoure une ou plusieurs étoiles très chaudes, il peut être porté à de telles températures qu'il est ionisé et émet alors sa propre lumière. Cela se produit au voisinage d'étoiles de type O ou B, les plus chaudes étoiles que l'on connaisse (à l'exception des étoiles centrales de nébuleuses planétaires, qui sont encore plus chaudes). Dans le cas de la nébuleuse d'Orion, ces étoiles sont les quatre du Trapèze. La lumière émise par M42 n'est pas la lumière réfléchie du Trapèze, c'est la lumière du gaz ionisé. En effet, les réactions d'ionisation provoquent l'émission de photons. Ces photons ont toujours des longueurs d'onde précise, c'est pourquoi la lumière des nébuleuses à émission n'existe que pour certaines longueurs d'onde.

    L'hydrogène ionisé émet selon les longueurs d'onde dites du H-Alpha et du H-Bêta (il y a aussi du H-Gamma, H-Delta... mais ces longueurs d'onde sortent de la fenêtre du visible). Le H-Alpha est rouge. C'est la principale longueur d'onde émise par la nébuleuse. C'est pour ça que, en photo, elle apparaît à dominante rouge. Mais l'oeil, en vision nocturne, n'y est presque pas sensible, aussi le rouge est-il difficile à percevoir.

    Le H-Bêta est une longueur d'onde située dans le vert, très près du maximum de sensibilité de la vision nocturne. Il voisine une autre longueur d'onde émise par les nébuleuses à émission, le O-III, produit lorsque les atomes d'oxygène sont ionisés. En observation visuelle, nous captons surtout la lumière émise par la nébuleuse dans les longueurs d'onde du H-Bêta et de l'O-III, donc la lumière verte. Ou bleu-verte, selon la sensibilité des uns et des autres...

    Sur les photos, la nébuleuse est rouge sauf à sa bordure nord, qui est verdâtre et plus faible. En visuel, cette bordure est la région la plus brillante de la nébuleuse (derrière le coeur) puisqu'il s'agit des ailes. Alors que les extensions sont nettement plus faibles. Il est très intéressant de noter ce genre de différence entre la photo et l'observation visuelle, car on peut ainsi repérer les régions riches en H-Alpha (ou H-Bêta) et les régions riches en O-III.

    Et en pratique ? C'est l'utilisation des filtres UHC, H-Bêta et O-III qui permet d'exploiter les différences d'intensité entre toutes ces longueurs d'onde, ce que l'on va aborder au paragraphe suivant.

    Mais avant cela, je termine ce paragraphe en signalant que la vision des couleurs de M42 a fait l'objet d'un article de M. Prévot dans 
    Ciel Extrême n°45, article intitulé "M42 en technicolor". On s'y reportera pour en savoir plus.

    2. La nébuleuse d'Orion filtrée

    L'emploi de filtres interférentiels permet d'observer différentes parties de la nébuleuse. Je ne vais pas détailler, je vous laisse la surprise... Je signale juste que :

    - Personnellement, je préfère l'observation sans filtre, car c'est elle qui permet d'apprécier les couleurs naturelles de la nébuleuse. Peut-être que M42 apparaît verte avec un filtre UHC ou O-III, mais c'est alors la couleur du filtre que l'on voit, pas la couleur de la nébuleuse. De même que lorsqu'on regarde le ciel à travers un filtre rouge, on le verra rouge.

    - Le filtre UHC renforce les extensions au sud des ailes et permet de mieux voir l'ensemble de la nébuleuse, notamment sous un ciel un peu pollué. La nébuleuse paraît alors plus brillante (en réalité c'est surtout que le ciel est noirci).

    - Le filtre OIII donne un effet assez similaire au filtre UHC, mais moins important. C'est lui qui permet d'apercevoir la boucle qui relie chaque côté de M42 à Iota Orionis.

    - Le filtre H-Bêta est peut-être celui des trois que je préfère. Par rapport au UHC il fait perdre les extensions sud, mais renforce M43 et permet de mieux voir certains détails dans M42, notamment la boucle interne. Je ne l'ai utilisé qu'au télescope de 495 mm, donc je ne sais pas s'il est aussi intéressant à plus petit diamètre.

    Quoiqu'il en soit, c'est à vous d'essayer !


    3. La nébuleuse d'Orion dans un 300 mm

    Voici un dessin du coeur de la nébuleuse d'Orion réalisé depuis mon village, au 300 mm, dans des conditions plutôt moyennes (un peu de turbulence mais pas trop, transparence pas folichonne). Si les conditions avaient été parfaites, je n'aurais pas pu réaliser de dessin...

    M42-color.jpg

    Les six étoiles du Trapèze sont visibles, E étant plus facile que F. Les étoiles de l'amas du Trapèze, par contre, n'apparaissent pas. La Baie Sombre a une forme plus ou moins rectangulaire, et il y a une sorte de lagune au niveau du Trapèze. Le Creux, par contre, a des contours plus compliqués. La Barre est résolue en une succession de nodosités parfaitement alignées qui se prolongent en formant la petite aile orientale (elle sort du champ à droite).

    On pourra comparer avec cette photo trouvée sur le site de Jerry Lodriguss (v. référence plus haut) :

    TRAPEZ.JPG

    Sur mon dessin, la nébuleuse a été colorisée en vert, mais celui-ci est peut-être un tout petit peu trop clair par rapport à ce que j'ai vu. En outre, il ne montre pas les nuances de couleur visibles sur les bords, et notamment sur le bord externe de la Barre, qui paraît orange-ocre (mais ce n'est visible que sous un bon ciel).

    Le dessin montre aussi que la région centrale est pleine de détails. Il faut savoir que, cette fois, c'est la turbulence qui compte le plus. Le coeur de M42 est un astre de très haute brillance de surface, comparable aux petites nébuleuses planétaires. Dans un 300 mm, on ne manque pas de lumière, même sous un ciel médiocre. Par contre, la turbulence cache les plus fins détails, comme elle le fait en observation planétaire. Quand le ciel est stable, le coeur de M42 paraît formé de petits arcs concentriques. Le dessin qui suit, réalisé par MatP dans son 300 mm (site 
     http://astrosurf.com/astramatoria/), montre parfaitement cet aspect :

    m42cnc.jpg

    Le filtre OIII permet d'identifier assez aisément la boucle qui relie les côtés de M42 à Iota Orionis et que j'aime bien appeler la 
    Grande Boucle. Elle n'est pas complètement refermée. À l'est, elle prolonge la grande aile orientale et atteint le nord de NGC 1980 (invisible avec le filtre OIII). À l'ouest, elle part du côté de la nébuleuse, et non pas de l'aile occidentale), s'écarte relativement loin à l'ouest, avant de repiquer vers Iota Orionis.

    Voici un dessin réalisé depuis mon village, donc sous des conditions non optimales, qui ne montre que les grandes structures de M42 :

    m42-oiii.jpg

    On aperçoit une deuxième boucle, que j'appelle la 
    Petite Boucle (dénomination évidemment pas du tout officielle) qui, elle, prolonge l'aile occidentale. Il y a aussi un départ de boucle que j'appelle la boucle interne (voir carte ci-dessus). Ce dessin a été réalisé à l'aide du filtre O-III, mais j'y ai ajouté également ce qui a été vu sans filtre, notamment NGC 1980, la nébuleuse entourant Iota Orionis.

    On voit aussi pas mal de détails aux alentours de M43. En voici un dessin colorisé (car M43 aussi m'apparaît verte) :

    m43c.jpg

    On note qu'une lanière au nord de M43 est séparée du reste de la nébuleuse par une ligne sombre que j'ai appelé le grand sillon (dénomination à nouveau pas officielle du tout). Une autre ligne sombre, plus petite et plus difficile, part du bord ouest de la nébuleuse et s'interrompt presque au niveau de NU Ori (mais pas tout à fait), le petit sillon. M43 baigne dans une faible nébulosité allongée qui contient quelques "nuages" allongés parallèlement à la direction des ailes de M42.


    4. La nébuleuse d'Orion dans un 495 mm

    Je ne dispose pas de dessins réalisés avec ce télescope. C'est tout simplement infaisable... du moins pour moi. Mais on pourra trouver, dans le n°15 d'Astrosurf Magazine, un extraordinaire dessin du coeur de M42 réalisé par Ph. Vingler à travers un télescope de 635 mm (article intitulé "Orion à fleur de peau".

    Voici quelques descriptions issues de mes notes d'observation.

    D'abord, la première chose qui frappe l'observateur : les couleurs ! Le vert domine, mais il est bordé d'orange, d'ocre, de marron. En particulier, la bordure nord du coeur est orange-ocre, presque rose par endroits. Il y a du orange à l'ouest du coeur. Le vert est plus foncé à l'ouest qu'à l'est du coeur, il n'est pas tout à fait le même d'une région à l'autre. On distingue aussi du bleu-vert près des ailes. De l'ocre apparaît entre le Trapèze et la Barre. Quant à la Barre, elle devient 
    l'Arc-en-Ciel : un extraordinaire dégradé vert-marron-ocre-orange (d'ouest en est). Cet Arc-en-Ciel est la plus belle chose que j'ai jamais vue dans le ciel, pas moins. Toutes ces couleurs apparaissent surtout à faible grossissement.

    À fort grossissement, la région centrale est faite d'innombrables nodosités. De petits arcs donnent un aspect "moutonné". Elle contient une douzaine de minuscules étoiles qui ressortent à peine de la nébuleuse. Je suppose que ce sont les principales étoiles de l'amas du Trapèze. Elles ne sont pas visibles sous un ciel moyen. Peu après mon dessin du coeur au 300 mm, j'avais prévu de le redessiner au 495 mm, toujours sous les conditions moyennes de mon village, et en partant du dessin au 300 mm. Mission impossible !

    La Grande Boucle est toujours aussi bien visible avec le filtre OIII. Elle montre des détails dans sa forme générale, et on voit bien qu'elle ne se referme pas tout à fait. La boucle interne est bien améliorée avec le filtre H-Bêta. Dans M43, les deux sillons sont évidents. Le petit sillon s'élargit vers l'extérieur et on voit bien qu'il ne pointe pas exactement vers NU Ori. M43 est elle même complexe, notamment avec le filtre H-Bêta.

    Voici un dessin qui montre les couleurs perçues à travers un grand diamètre. C'est un dessin réalisé par Serge Vieillard avec un 400 mm :

    orion_06_1.jpg


    En conclusion

    J'estime que la nébuleuse d'Orion est, de loin, le plus beau des objets du ciel profond (accessible à nos latitudes). C'est une appréciation subjective. Mais il y a un fait objectif : c'est - de très loin - la plus brillante des nébuleuse diffuses (accessible à nos latitudes). L'observation du coeur de M42 s'apparente même à l'observation planétaire. Même en présence de pollution lumineuse, ou de Lune, il est possible d'apprécier sa complexité avec un télescope de 200 à 300 mm. Sous un bon ciel, un petit diamètre montre plus de détails qu'aucune autre nébuleuse. Tous les grossissement sont utiles, du plus faible au plus fort. Tous les filtres sont utiles, O-III comme H-Bêta (et donc UHC), mais aussi Deep-Sky. J'ai même essayé mes filtres colorés rouge et bleu pour voir... En photo, c'est un astre très facile à enregistrer. D'ailleurs attention : si vous avez réussi votre photo de M42, ça ne prouve pas que vous maîtrisez votre matériel, elle est tellement facile. Tiens, voici ma toute première image avec la ST7, au foyer d'un Perl-Vixen 200/800 :

    M42-5S.jpg
    Vous savez quel est le temps de pose ? 5 secondes ! C'était juste pour vérifier la mise au point, en jugeant la séparation des étoiles du Trapèze, malheureusement le coeur est déjà surexposé...

    La nébuleuse d'Orion est en tout cas la meilleure des motivations pour sortir par un froid glacial au lieu de dormir au chaud dans sa couette. L'observer est un voyage...


     

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