NEBULAE

The Running Chicken Feet

— RCW 61 —

RCW 61, a faint emission region in Centaurus that almost nobody points a telescope at

Processed by Nicolas Rolland, Paris. 18 hours gathered by Martin Pugh at El Sauce Observatory, Rio Hurtado, Chile.

Six stars light this entire cloud, and all six have names.

A foot of the Running Chicken

RCW 61 is an HII region in Centaurus, part of the complex known as the Running Chicken — IC 2944 and IC 2948, about 6,500 light-years away. The bird's outline covers several degrees of sky, and this frame holds the part at the bottom of it, the feet. The designation comes from the catalogue Rodgers, Campbell and Whiteoak compiled in 1960 from a photographic survey of the southern sky in hydrogen light, which is why the number means nothing to most people and everything to anyone working on southern emission nebulae.

Six stars doing all the work

An HII region is hydrogen that has had its electrons stripped away by ultraviolet light, and it glows as those electrons find their way back. Here the stripping is done by six stars, and they are identified: three O9 giants — HD 100099, CD −62 535 and HD 100444 — and three of class B. That is unusual. On most emission nebulae the ionising source is hidden inside the dust, or too far off to name, or spread across a cluster nobody has resolved. This cloud's entire energy budget comes from six objects that can be pointed at.

Where the light runs out

That budget sets the size of the nebula. An O star produces ultraviolet photons at a fixed rate, and each one can strip a single hydrogen atom; further out, atoms recapture their electrons faster than the photons arrive, and the gas goes neutral and dark. The boundary between the two is not the edge of the cloud — it is the distance at which the six stars stop being able to keep up. What looks like the shape of a nebula is the reach of the stars inside it.

Eighteen hours, and a hard line to reach

A Planewave CDK17 at f/6.8 with adaptive optics ahead of the sensor, from Rio Hurtado in May 2020 — eighteen hours across a field of 41 by 27 arcminutes, mostly narrowband in half-hour frames, with red, green and blue at twenty minutes for the stars. The H-alpha comes easily on a target like this. The OIII does not, and the reason is in the paragraph above: doubly ionised oxygen needs harder ultraviolet than singly ionised hydrogen, and O9 is the coolest of the O subtypes — close to the temperature below which that line largely stops appearing. Ten hours on the oxygen returns a thin signal here, not for want of exposure but because the six stars lighting this cloud are barely hot enough to produce it. Martin Pugh gathered the data at El Sauce.


Version française
Six étoiles éclairent tout ce nuage, et les six portent un nom.
 
RCW 61 est une région HII du Centaure, appartenant au complexe dit du Poulet qui court — IC 2944 et IC 2948, à environ 6 500 années-lumière. La silhouette de l'oiseau couvre plusieurs degrés de ciel, et ce cadre en tient la partie basse, les pieds. La désignation vient du catalogue que Rodgers, Campbell et Whiteoak ont dressé en 1960 à partir d'un relevé photographique du ciel austral en lumière d'hydrogène — ce qui explique qu'un tel numéro ne dise rien à personne, sauf à qui travaille sur les nébuleuses en émission de l'hémisphère sud.
 
Une région HII est de l'hydrogène auquel un rayonnement ultraviolet a arraché ses électrons, et qui brille à mesure que ces électrons reprennent leur place. Ici, l'arrachage est le fait de six étoiles, et elles sont identifiées : trois géantes de type O9 — HD 100099, CD −62 535 et HD 100444 — et trois de classe B. C'est peu courant. Sur la plupart des nébuleuses en émission, la source ionisante est cachée dans la poussière, trop lointaine pour être nommée, ou répartie dans un amas que personne n'a résolu. Tout le budget énergétique de ce nuage tient en six objets qu'on peut désigner du doigt.
 
Ce budget fixe la taille de la nébuleuse. Une étoile O produit des photons ultraviolets à un rythme donné, et chacun peut arracher son électron à un atome d'hydrogène ; plus loin, les atomes récupèrent leurs électrons plus vite que les photons n'arrivent, et le gaz redevient neutre et sombre. La limite entre les deux n'est pas le bord du nuage : c'est la distance à laquelle les six étoiles cessent de pouvoir suivre. Ce qui ressemble à la forme d'une nébuleuse est la portée des étoiles qu'elle contient.
 
Un Planewave CDK17 à f/6,8, optique adaptative devant le capteur, depuis Rio Hurtado, en mai 2020 — dix-huit heures sur un champ de 41 sur 27 minutes d'arc, pour l'essentiel en bande étroite par poses d'une demi-heure, avec du rouge, du vert et du bleu par poses de vingt minutes pour les étoiles. Le H-alpha vient facilement sur une cible pareille. L'OIII non, et la raison tient au paragraphe précédent : l'oxygène doublement ionisé exige un ultraviolet plus dur que l'hydrogène simplement ionisé, et O9 est la plus froide des sous-classes O — tout près de la température en dessous de laquelle cette raie cesse largement d'apparaître. Dix heures sur l'oxygène ne ramènent ici qu'un signal ténu, non par manque de pose, mais parce que les six étoiles qui éclairent ce nuage sont à peine assez chaudes pour la produire. Martin Pugh a rassemblé les données à El Sauce.

Technical data
OpticsPlanewave CDK17 f/6.8
CameraSBIG STXL-11002 (AOX)
MountParamount ME
FiltersHa, OIII, R, G, B
LocationEl Sauce Observatory, Rio Hurtado, Chile
DateMay 2020
Exposures18 hours Ha 23 × 1800 sec · OIII 20 × 1800 sec · R 8 × 1200 sec · G 8 × 1200 sec · B 8 × 1200 sec
SoftwarePixinsight, CCDstack, Photoshop
CopyrightsNicolas Rolland & Martin Pugh
Finding chart The Running Chicken Feet — finding chart
RA11h 29m 33.6s Dec-53° 48′ 31.5″ Size41.3 × 27.5 arcmin Orientationup is 110° E of N ConstellationCentaurus