NEBULAE

The Horsehead Nebula

— IC 434 & Barnard 33 —

The Horsehead Nebula silhouetted against the emission ridge IC 434, below Alnitak in Orion

Processed by Nicolas Rolland, Paris. 9.5 hours gathered by Grand Mesa Observatory at Whitewater, Colorado, USA.

A wall of glowing hydrogen runs across this field. One cloud stands in front of it, and that is the whole of the Horsehead.

Found on a photographic plate, in 1888

Barnard 33 is a dense column of gas and dust in Orion, about 1,350 light-years away and some five light-years tall, sitting just below Alnitak at the eastern end of the belt. It emits nothing. What makes it visible is IC 434 behind it, and what makes it famous is a shape nobody had seen until it was photographed: Williamina Fleming picked it out on a Harvard plate in 1888, and it was among the first objects of its kind found on a photograph rather than through an eyepiece. Young stars are forming at the base of the column, and the same radiation that lights the background is eroding the head — in a few million years there will be no horse left to recognise.

IC 434, the ridge behind it

The red wall the Horsehead stands against is IC 434, an emission nebula spanning twice the width of the full Moon. Its colour is a single wavelength: hydrogen alpha at 656.3 nanometres, the light hydrogen gives off when an electron falls back into place after being stripped away. Doing the stripping is Sigma Orionis, a hot multiple star system off the edge of this frame, whose ultraviolet keeps the whole ridge ionised. Turn that star off and the Horsehead becomes invisible along with everything behind it.

The Flame, and a cluster with an age gradient

This nebula is rarely imaged, and when it is, usually in H-alpha with broadband colour. Because it is two kinds of nebula at once, the Astrofleet team chose to record it through the whole filter set instead — luminance, red, green, blue, and all three narrowband lines. The result is an LRGB and SHO image combined. The SII layer was held back and kept mainly to the centre, where it adds detail without taking over; the faint integrated flux nebula around the complex was brought up from the luminance; the stars are RGB.

Sixty-three hours, and a luminance that is not one

A Takahashi FSQ130 at f/5 with a monochrome sensor, from Whitewater in November 2020 — nine and a half hours across a field of 2 by 3 degrees, which holds the Horsehead, the Flame and the length of the IC 434 ridge together. Four of those hours are H-alpha in ten-minute frames; the rest is luminance and colour in frames of two minutes, short because there is nothing faint here that needs longer. The H-alpha is what carries the ridge, and the ridge is what carries the Horsehead: a dark nebula has no signal of its own, so the depth reached on Barnard 33 is entirely a function of how well the gas behind it was recorded. This frame is a small part of the Orion molecular cloud, which runs on well past its edges. Grand Mesa Observatory gathered the data at Whitewater.

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Version française
Un mur d'hydrogène brillant traverse ce champ. Un nuage se tient devant lui, et c'est tout ce qu'est la Tête de Cheval.
 
Barnard 33 est une colonne dense de gaz et de poussière dans Orion, à environ 1 350 années-lumière et haute de quelque cinq années-lumière, juste sous Alnitak, à l'extrémité orientale de la ceinture. Elle n'émet rien. Ce qui la rend visible est IC 434 derrière elle, et ce qui l'a rendue célèbre est une forme que personne n'avait vue avant qu'on la photographie : Williamina Fleming l'a repérée sur une plaque de Harvard en 1888, et elle fut l'un des premiers objets de ce genre découverts sur une photographie plutôt qu'à l'oculaire. De jeunes étoiles se forment à la base de la colonne, et le rayonnement qui éclaire l'arrière-plan érode la tête — dans quelques millions d'années, il n'y aura plus de cheval à reconnaître.
 
Le mur rouge devant lequel se détache la Tête de Cheval est IC 434, une nébuleuse en émission large de deux fois la pleine Lune. Sa couleur tient à une seule longueur d'onde : l'hydrogène alpha, à 656,3 nanomètres, la lumière que l'hydrogène émet quand un électron reprend sa place après en avoir été arraché. Celle qui l'arrache est Sigma Orionis, un système stellaire multiple et chaud situé hors de ce cadre, dont l'ultraviolet maintient toute la crête ionisée. Éteignez cette étoile et la Tête de Cheval disparaît avec tout ce qui se trouve derrière elle.
 
La nébuleuse de la Flamme, NGC 2024, est le nœud orangé sur la gauche, à peu près à la même distance et large d'une douzaine d'années-lumière. Alnitak l'ionise, et les bandes sombres qui la traversent sont de la poussière interposée entre nous et le gaz brillant, non des trouées dans la nébuleuse elle-même. Elle abrite un amas d'environ 800 jeunes étoiles — qui n'ont pas toutes le même âge. Celles du centre ont quelque 200 000 ans, celles des bords environ 1,2 million, ce qui garde la trace d'une formation stellaire progressant vers l'intérieur plutôt que démarrant partout à la fois.
 
Une lunette Takahashi FSQ130 à f/5 avec un capteur monochrome, depuis Whitewater, en novembre 2020 — neuf heures et demie sur un champ de 2 sur 3 degrés, qui tient ensemble la Tête de Cheval, la Flamme et toute la longueur de la crête IC 434. Quatre de ces heures sont du H-alpha en poses de dix minutes ; le reste est de la luminance et de la couleur en poses de deux minutes, courtes parce que rien ici de faible n'exige davantage. Le H-alpha porte la crête, et la crête porte la Tête de Cheval : une nébuleuse obscure n'a aucun signal propre, si bien que la profondeur atteinte sur Barnard 33 dépend entièrement de la qualité avec laquelle le gaz derrière elle a été enregistré. Ce cadre est une petite part du nuage moléculaire d'Orion, qui se poursuit bien au-delà de ses bords. Grand Mesa Observatory a rassemblé les données à Whitewater.

Technical data
OpticsTakahashi FSQ130 @ f/5
CameraQHY600M
MountParamount ME
FiltersHa, L, R, G, B
PaletteHALRGB Ha blended into red
LocationGrand Mesa Observatory at Whitewater, Colorado, USA
DateNovember 2020
Exposures9.5 hours L 43 × 120 sec · R 45 × 120 sec · G 40 × 120 sec · B 38 × 120 sec · Ha 24 × 600 sec
Distance~1,350 ly
SoftwarePixinsight, CCDstack, Photoshop
CopyrightsNicolas Rolland & Grand Mesa Observatory
Finding chart The Horsehead Nebula — finding chart
RA05h 40m 52.1s Dec02° 27′ 03.0″ Size2.04 × 3.06 deg Orientationup is 91.1° E of N ConstellationOrion