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The Antennae Galaxies

Caldwell 60 / Caldwell 61

The Antennae Galaxies NGC 4038 and 4039 mid-collision, their tidal tails thrown out across the field

Processed by Nicolas Rolland, Paris. 27.1 hours gathered by Martin Pugh at El Sauce Observatory, Rio Hurtado, Chile.

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Sky & Telescope
August 2020
Ciel & Espace
No. 572, July 2020

The Antennae Galaxies (NGC 4038/4039, also catalogued as Caldwell 60 and 61) are a pair of interacting galaxies about 45 million light-years away in the constellation of Corvus.

Two galaxies, neither of them ordinary

Both are of the Magellanic type — spiral galaxies with a single arm. NGC 4038 is a barred spiral, NGC 4039 an ordinary one. They belong to a group of at least 27 galaxies, which is part of why they found each other: in a crowded group, an encounter of this kind is a matter of time rather than chance.

Six hundred million years into a collision

The collision began more than 600 million years ago. Stars, gas and dust were thrown out of both discs and now form two vast outgrowths extending over 360,000 light-years — filaments that look like the antennae of an insect, and that gave the pair its name. The two nuclei are still merging, slowly, and will form a single galaxy in something over 400 million years.

Where the new stars are

Clouds of pink and red gas mix with blue regions across both discs, and those are the places where new stars are forming — gas compressed by the encounter itself, collapsing where it would otherwise have drifted. Dark trails of dust from each galaxy sweep across the field and obscure large parts of the scene, which is the other half of the same process: what makes the stars also hides them.

Twenty-seven hours, and a frame that just fits

The data comes from a Planewave CDK17 at f/6.8 with an SBIG STXL-11002 and adaptive optics, at El Sauce Observatory in the Rio Hurtado valley, Chile — a southern site, which for an object 19 degrees below the equator settles most of the question before anything else is decided. The frame runs 24.8 by 29 arcminutes. The tidal tails span roughly 360,000 light-years, which at this distance works out to about 27 arcminutes: they fill the field almost exactly, with no margin at all. Twenty-seven hours went in, and four and a half of those were H-alpha at half an hour a frame — planned before the run, not added afterwards. That layer is there for the HII knots, the pink concentrations where the two discs are compressing each other into new stars, and without it they read as blue clumps like any other.

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June 12, 2020
Version française
Les galaxies des Antennes (NGC 4038/4039, également cataloguées Caldwell 60 et 61) sont une paire de galaxies en interaction située à environ 45 millions d'années-lumière, dans la constellation du Corbeau.
 
Toutes deux sont de type magellanique — des spirales ne possédant qu'un seul bras. NGC 4038 est une spirale barrée, NGC 4039 une spirale ordinaire. Elles appartiennent à un groupe d'au moins 27 galaxies, ce qui explique en partie qu'elles se soient trouvées : dans un groupe aussi peuplé, une rencontre de ce genre est une question de temps plutôt que de hasard.
 
La collision a commencé il y a plus de 600 millions d'années. Étoiles, gaz et poussières ont été éjectés des deux disques et forment aujourd'hui deux immenses excroissances s'étendant sur plus de 360 000 années-lumière — des filaments qui ressemblent aux antennes d'un insecte, et qui ont donné son surnom au couple. Les noyaux, eux, fusionnent encore, lentement, et ne formeront qu'une seule galaxie dans un peu plus de 400 millions d'années.
 
Des nuages de gaz rose et rouge se mêlent aux zones bleutées sur les deux disques : ce sont les lieux où naissent de nouvelles étoiles, du gaz comprimé par la rencontre elle-même, qui s'effondre là où il aurait autrement continué de dériver. Des traînées sombres de poussière, venues de chacune des deux galaxies, balaient le champ et obscurcissent de vastes parties de la scène — c'est l'autre versant du même phénomène : ce qui fabrique les étoiles est aussi ce qui les cache.
 
Les données viennent d'un Planewave CDK17 à f/6,8 équipé d'une SBIG STXL-11002 et d'une optique adaptative, à l'El Sauce Observatory, dans la vallée du Rio Hurtado, au Chili — un site austral, ce qui pour un objet situé 19 degrés sous l'équateur règle l'essentiel avant même qu'on décide du reste. Le champ fait 24,8 × 29 minutes d'arc. Les queues de marée s'étendent sur quelque 360 000 années-lumière, ce qui à cette distance représente environ 27 minutes d'arc : elles remplissent le cadre presque exactement, sans la moindre marge. Vingt-sept heures y sont passées, dont quatre et demie en Hα par poses d'une demi-heure — prévues avant la session, pas ajoutées après coup. Cette couche est là pour les nœuds HII, les concentrations roses où les deux disques se compriment l'un l'autre en formant des étoiles ; sans elle, ils se lisent comme des amas bleus parmi d'autres.

TECHNICAL DATA

ACQUISITION DETAILS

OPTICS Planewave CDK17 @ F/6.8
CAMERA SBIG STXL-11002 (AOX)
MOUNT Paramount ME
FILTERS Ha, L, R, G, B
LOCATION El Sauce Observatory, Rio Hurtado, Chile
DATE February 2020
EXPOSURES 27.1 hours (L 22 x 1200 sec, R 15 x 1200 sec, G 15 x 1200 sec, B 16 x 1200 sec, Ha 9 x 1800 sec)
PROCESSING SOFTWARES Pixinsight, CCDstack, Photoshop
COPYRIGHTS Nicolas Rolland & Martin Pugh

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TARGET DETAILS

RA 12h 01m 49.1s
DEC -18° 54' 30.8"
SIZE 24.8 x 29 arcmin
ORIENTATION Up is 119 degrees E of N
CONSTELLATION Corvus
DISTANCE ~45 million ly