La chasse aux galaxies avec un petit instrument
Le printemps est la saison des galaxies. Les constellations telles le Lion ou la Grande Ourse, qui en sont riches, sont dans une position favorables Mais en dehors des très gros objets du groupe local comme M31 et M33 (ou les nuages de Magellan si on est dans l' hémisphère sud) on a vite fait le tour des cibles potentielles accessibles avec un petit instrument. Déjà avec M81 on tombe à une taille de 26' ce qui avec un instrument dont le champ est de l'ordre du degré et demi commence à faire petit sur un cliché.
Si on utilise un générateur de soirée astrophoto et qu'on fixe comme taille minimum 20' on obtient pour ce début Mars et pour ma position géographique une seule galaxie, M81 déjà citée. (Logiquement il faudrait ajouter M101 (22'). M31 et M33 sont encore visibles bien que basses, j'ignore pourquoi le générateur les « oublie »)
Pour une taille minimum de 10' on en obtient 23 galaxies, et pour une taille minimum de 5' le nombre de 143 !
Dans leur majorité les galaxies sont petites, c'est une évidence ! Mais ce n'est pas le seul problème de l'astrophotographe, car en plus d'être petites elles sont peu lumineuses (souvent moins lumineuses que la magnitude 10) ce qui veut dire qu'il est difficile d'utiliser les techniques propres au planétaire à savoir les lentilles de Barlow ou des instruments de grande focale mais peu ouverts tels les Mak, RC ou SC, rarement plus ouverts que F10.
Bien sur les capteurs des caméras spécialisées sont de plus en plus performants, et il devient envisageable de capturer des objets peu lumineux même à des ouvertures de F10 voire supérieure. Mais même avec un APN un peu ancien tel mon EOS500D (QE 36% !) on peut facilement croper une image faite au 150/750 à F5, d'un facteur 4 et obtenir un champ de l'ordre du demi-degré.
Quelles sont les limitations :
Une première incontournable est le pouvoir de résolution de votre instrument, et il est directement
lié au diamètre de celui-ci 1.6 arcsec pour une lunette de 70mm, 0.8 pour un Newton de 150mm 0.6 pour un 200 etc..
Ensuite les pixels, il est facile de comprendre que plus la taille d'une image en Mpx est élevée plus il sera facile d'en prélever un petit morceau pourvu qu il reste suffisamment de pixels, pour que l'image ne se transforme pas en mosaïque de pixels.
On peut néanmoins (dans une certaine mesure) contourner le problème précédent par le drizzle. Voila la définition qu'on peut trouver dans le lexique de l'AVEX
Drizzle : A ne pas confondre avec Dither (ou dithering) C’est un algorithme mathématique qui est appliqué lors de l‘alignement / empilement des images. Il a pour effet de multiplier par deux (ou trois) la tailles des images sans perte significative du ratio détail / pixel. Mais cet algorithme est à utiliser avec précautions : le doublement de la taille des images intermédiaire multiplie leurs poids par 4 (attention s’il y en a beaucoup), et cet algorithme est souvent employé à tort et travers. Cet algorithme ne fonctionne que si les images sources sont sous échantillonnées, cad si la taille des petites étoiles est inférieure à une FWHM de 2.5 pixels ; Avec une FWHM inférieure ou égal à 2, le gain est significatif. Autre limitation : il faut minimum 31 images brute pour que l’algorithme puisse s’exprimer. Enfin les images doivent etre légèrement décalée aléatoirement entre elles par une opération de dithéring (decalage) lors de la prise de vue.
Il faut donc 1) que l image soit nette (FWHM<3) 2) qu'on ai suffisamment d'images 3) qu'elles soient décalées entre elles (dithering)... A ces conditions on peut espérer augmenter sensiblement la résolution initiale de l'image...
Enfin quand on agrandit notablement une portion d'image on se trouve confronté au bruit. Là encore les progrès techniques peuvent être d'une aide précieuse... il existe désormais bon nombre de programmes ou de modules de débruitage (dont certains font appel a l'Intelligence Artificielle) qui font un travail étonnant qui va nettement au delà des solutions traditionnelles telles le flou gaussien !
Donc même avec un petit Newton 150/750 il est possible de s'intéresser aux galaxies de taille modeste (entre 10 et 20 arcmin). Il faut néanmoins que la collimation et la mise au point soient impecables (vérifier la FWHM c'est important !) et que le suivi soit meilleur que la seconde d'arc (autoguidage). On peut même espérer descendre légérement en dessous, si toutes les conditions sont réunies !
Tous les clichés de cette page ont été réalisés de chez moi (altitude 550m) avec un Newton SW150/750 et un APN Canon EOS500D. D'autres sont visibles sur ma galerie flick'r
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| Le couple M81/M82 au Newton 150/750 sans crop |
Pour une taille minimum de 10' on en obtient 23 galaxies, et pour une taille minimum de 5' le nombre de 143 !
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| M82 isolée du cliché précédent (crop/drizzle ) Elle mesure 11x4' Dans cette gamme de tailles on accroit notablement la liste des objets possibles... |
Bien sur les capteurs des caméras spécialisées sont de plus en plus performants, et il devient envisageable de capturer des objets peu lumineux même à des ouvertures de F10 voire supérieure. Mais même avec un APN un peu ancien tel mon EOS500D (QE 36% !) on peut facilement croper une image faite au 150/750 à F5, d'un facteur 4 et obtenir un champ de l'ordre du demi-degré.
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| 4 Galaxies de taille comprise entre 10 et 20 arcmin Au newton 150/750 (crop simple) |
Une première incontournable est le pouvoir de résolution de votre instrument, et il est directement
lié au diamètre de celui-ci 1.6 arcsec pour une lunette de 70mm, 0.8 pour un Newton de 150mm 0.6 pour un 200 etc..
Ensuite les pixels, il est facile de comprendre que plus la taille d'une image en Mpx est élevée plus il sera facile d'en prélever un petit morceau pourvu qu il reste suffisamment de pixels, pour que l'image ne se transforme pas en mosaïque de pixels.
On peut néanmoins (dans une certaine mesure) contourner le problème précédent par le drizzle. Voila la définition qu'on peut trouver dans le lexique de l'AVEX
Drizzle : A ne pas confondre avec Dither (ou dithering) C’est un algorithme mathématique qui est appliqué lors de l‘alignement / empilement des images. Il a pour effet de multiplier par deux (ou trois) la tailles des images sans perte significative du ratio détail / pixel. Mais cet algorithme est à utiliser avec précautions : le doublement de la taille des images intermédiaire multiplie leurs poids par 4 (attention s’il y en a beaucoup), et cet algorithme est souvent employé à tort et travers. Cet algorithme ne fonctionne que si les images sources sont sous échantillonnées, cad si la taille des petites étoiles est inférieure à une FWHM de 2.5 pixels ; Avec une FWHM inférieure ou égal à 2, le gain est significatif. Autre limitation : il faut minimum 31 images brute pour que l’algorithme puisse s’exprimer. Enfin les images doivent etre légèrement décalée aléatoirement entre elles par une opération de dithéring (decalage) lors de la prise de vue.
Il faut donc 1) que l image soit nette (FWHM<3) 2) qu'on ai suffisamment d'images 3) qu'elles soient décalées entre elles (dithering)... A ces conditions on peut espérer augmenter sensiblement la résolution initiale de l'image...
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| A gauche un crop a 50%, à droite un crop du crop avec drizzle les galaxies qui composent le "quintette de Stephan" mesurent de l'ordre de la minute d'arc Newton 150/750 - EOS500D |
Donc même avec un petit Newton 150/750 il est possible de s'intéresser aux galaxies de taille modeste (entre 10 et 20 arcmin). Il faut néanmoins que la collimation et la mise au point soient impecables (vérifier la FWHM c'est important !) et que le suivi soit meilleur que la seconde d'arc (autoguidage). On peut même espérer descendre légérement en dessous, si toutes les conditions sont réunies !
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| Sur ce champ de 1/3 de degré on peut voir NGC4631 (15x3') En regardant de près on peut voir 2 défauts invisibles sur l'image non cropée, une légère coma, et une mise au point imparfaite. C'est pourquoi mieux qu'une impression, il est important de mesurer la FWHM. |
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| Liste des 20 plus grosses galaxies observables mi-Mars depuis la France à une élévation>45 degrés pendant au moins 2 heures. Liste établie avec l'assistant de Florian Signoret |
Tous les clichés de cette page ont été réalisés de chez moi (altitude 550m) avec un Newton SW150/750 et un APN Canon EOS500D. D'autres sont visibles sur ma galerie flick'r
Concernant le genérateur de soirée astrophoto de Florian Signoret, si on entre 0% dans le score minimum, une taille entre 10 et 200, et qu'on réduit le temps à 1h on obtient 35 objets, soit dans l'ordre de taille décroissante M31, M33, M101, M81, NGC4236, M106, etc...
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