NEBULAE

The Cosmic Keyhole

— NGC 1999 —

NGC 1999, a reflection nebula in Orion with a dark keyhole-shaped patch at its centre, in 24.7 hours of HaLRGB

Processed by Nicolas Rolland, Paris. 24.7 hours gathered by Martin Pugh at El Sauce Observatory, Rio Hurtado, Chile.

Four things in this frame look unrelated to one another. All four are young stars shoving material out of their way.

A nebula lit by one variable star

NGC 1999 is a reflection nebula in Orion, about 1,500 light-years away. It produces no light of its own: the dust returns what reaches it, and what reaches it comes from V380 Orionis, a variable star — a triple system, in fact — embedded in the glowing cloud. That cloud is cold, dense gas and dust, the same material stars are made from, and it is still making them.

The hole is a hole

At the centre sits a dark patch about 10,000 astronomical units across, roughly a sixth of a light-year. Almost every dark shape in astrophotography is a cloud standing in front of something brighter. This one is not. Measurements at infrared and submillimetre wavelengths, where dust gives itself away by its own heat, found nothing there at all: the patch is empty space, a cavity in the cloud rather than a lump of it. How it got emptied is still open, and the leading answer is the same one that explains the rest of this field — jets and radiation from the young stars inside, clearing a volume around themselves.

Two outflows, one visible

The bright red arcs southwest of the nebula are HH 1 and HH 2, a Herbig-Haro object: the shock front where a jet from a forming star slams into the surrounding gas fast enough to make it glow. The two arcs point in opposite directions, 1.1 light-years apart, thrown out by the same source — an opaque core holding a multiple star system, invisible in the middle. Only one side shows here. The jet towards HH 1 is bright at optical wavelengths; the counter-jet towards HH 2 is detectable only in the infrared. At the bottom right is a third outflow, HH 222, known as the Waterfall: a stream of gas running ten light-years, which is most of the width of this frame, and whose source is still disputed between a young star's wind and a jet from a compact binary further off.

Twenty-four hours, and half a pair

A Planewave CDK17 at f/6.8 with adaptive optics ahead of the sensor, from Rio Hurtado in January 2020 — twenty-four hours and forty minutes across a field of 41 by 27 arcminutes, twenty of them in luminance and colour at twenty minutes a frame and five in H-alpha at thirty. The two channels do different jobs here: the broadband carries the reflection nebula, which has no emission line to work with, and the H-alpha carries the shock fronts, which have almost nothing else. Where the dataset stops is written into the field itself. HH 1 and HH 2 were thrown out by the same source in opposite directions, and this image holds one of them — the other radiates in the infrared, and twenty-four hours of optical and hydrogen will not bring back a jet that does not emit in either.


Version française
Quatre choses dans ce cadre semblent sans rapport les unes avec les autres. Toutes les quatre sont de jeunes étoiles en train d'écarter la matière autour d'elles.
 
NGC 1999 est une nébuleuse par réflexion d'Orion, à environ 1 500 années-lumière. Elle ne produit aucune lumière : la poussière renvoie ce qui l'atteint, et ce qui l'atteint vient de V380 Orionis, une étoile variable — un système triple, en réalité — enfouie dans le nuage brillant. Ce nuage est fait de gaz froid et de poussière dense, la matière même dont naissent les étoiles, et il en fabrique encore.
 
En son centre se tient une tache sombre d'environ 10 000 unités astronomiques, soit un sixième d'année-lumière. Presque toutes les formes sombres de l'astrophotographie sont un nuage placé devant quelque chose de plus brillant. Celle-ci ne l'est pas. Les mesures en infrarouge et en submillimétrique, où la poussière se trahit par sa propre chaleur, n'y ont rien trouvé du tout : cette tache est du vide, une cavité dans le nuage et non un amas de nuage. Comment elle s'est vidée reste ouvert, et la réponse la mieux placée est celle qui explique tout le reste de ce champ — les jets et le rayonnement des jeunes étoiles qui s'y trouvent, dégageant un volume autour d'elles.
 
Les arcs rouge vif au sud-ouest de la nébuleuse sont HH 1 et HH 2, un objet de Herbig-Haro : le front de choc où le jet d'une étoile en formation percute le gaz environnant assez vite pour le faire briller. Les deux arcs pointent en sens opposés, séparés de 1,1 année-lumière, expulsés par une même source — un noyau opaque abritant un système multiple, invisible au milieu. Un seul côté apparaît ici. Le jet dirigé vers HH 1 est brillant en lumière visible ; le contre-jet dirigé vers HH 2 n'est détectable qu'en infrarouge. En bas à droite se trouve un troisième écoulement, HH 222, dite la nébuleuse de la Cascade : un flux gazeux long de dix années-lumière, soit l'essentiel de la largeur de ce cadre, dont l'origine se dispute encore entre le vent d'une jeune étoile et le jet d'un système binaire compact plus lointain.
 
Un Planewave CDK17 à f/6,8, optique adaptative devant le capteur, depuis Rio Hurtado, en janvier 2020 — vingt-quatre heures et quarante minutes sur un champ de 41 sur 27 minutes d'arc, dont vingt en luminance et en couleur par poses de vingt minutes et cinq en H-alpha par poses d'une demi-heure. Les deux canaux font ici deux travaux différents : la large bande porte la nébuleuse par réflexion, qui n'a aucune raie d'émission sur laquelle s'appuyer, et le H-alpha porte les fronts de choc, qui n'ont presque rien d'autre. L'endroit où le jeu de données s'arrête est inscrit dans le champ lui-même. HH 1 et HH 2 ont été expulsés par la même source en sens opposés, et cette image en tient un seul — l'autre rayonne dans l'infrarouge, et vingt-quatre heures de visible et d'hydrogène ne feront pas revenir un jet qui n'émet ni dans l'un ni dans l'autre.

Technical data
OpticsPlanewave CDK17 @ f/6.8
CameraSBIG STXL-11002 (AOX)
MountParamount ME
FiltersHa, L, R, G, B
PaletteHALRGB Ha blended into red
LocationEl Sauce Observatory, Rio Hurtado, Chile
DateJanuary 2020
Exposures24.7 hours Ha 10 × 1800 sec · L 14 × 1200 sec · R 14 × 1200 sec · G 14 × 1200 sec · B 17 × 1200 sec
SoftwarePixinsight, CCDstack, Photoshop
CopyrightsNicolas Rolland & Martin Pugh
Finding chart God's Lair — finding chart
RA05h 36m 28.7s Dec06° 30′ 51.0″ Size41.3 × 27.1 arcmin Orientationup is 287° E of N ConstellationOrion