The Sagittarius triplet neighborhood
Motivation
Do you remember the first time you had the chance to observe the galactic center from a very dark place?
Was it with naked eye? Did you use binoculars to pan around the galactic core, or did you use a telescope? Do you recall a specific object that caught your attention? Was it a nebula or a globular cluster?
The vision of the galactic bulge is undeniably spectacular, and once you start to make your way around it, dozens of bright deep sky objects won’t let you aim your eyes elsewhere.
Most likely you were impressed by the vastness of objects, just like Charles Messier felt back in France when compiling a list of deep sky objects that shaped his famous “Messier Catalog”. The first version of the Messier catalog, containing 45 objects was published in 1774. Later, in 1781, a revised edition was released with 103 objects, with a final revision appearing more recently in 1967.
Charles Messier included in his catalog two iconic objects in the direction of the galactic center. Those objects are known as the “Lagoon Nebula” (Messier 8) and the “Trifid Nebula” (Messier 20), both of them very close to each other. As a matter of fact, you can fit them in the same field of view of a medium magnification power telescope and once you get to observe them from a dark place, they offer quite the sight to behold.
Of course there are many other spectacular objects besides M8 and M20, but every time we think in the galactic core around Sagittarius there’s no doubt that M8 and M20 are the most famous ones. What do you think?
We’ve always dreamed about a wide field image centered exactly around the Lagoon and Trifid nebula and in this blog, we are proud to introduce you to the outcome of this very dream: an image spanning 23 by 15 degrees!
Observations
To materialize this observing project we used the renowned Rokinon 135mm f/2.0 connected to the ZWO ASI294MC Pro sensor, which offers a perfect relation between spacial resolution and field of view. The data acquisition took place over 12 nights scattered in the period between August and September 2024, adding up to 36 hours of data. The data was acquired from the APEX Sequitor control base in San Pedro de Atacama (Bortle 2) using the ZWO ASIAir Mini to create a 3x3 panel mosaic with two filters: Narrow dual band L-Ultimate (HII and OIII) plus a broad band UVIR filter.
Sky map around the Sagittarius triplet. The field of view of the image is represented in red.
9 panel mosaic centered around the Sagittarius triplet, as defined within the ASIAIR’s plan mode.
Data processing
Pre-processing
The pre-processing of the data was, as usual, performed with PixInsight’s WeightedBatchPreProcessing script (WBPP). DrizzleIntegration was later applied.
Mosaic asembly
This project involved a total of 9 panels that were stitched all together to build up a single large image. The mosaic assembly basically compromises the following steps:
• ImageSolver
The image solver script allows you to plate solve an image, meaning it will identify the images coordinates, rotation, resolution, pixel size and more.
• MosaicByCoordinates
Mosaic by Coordinates uses the image's coordinates stored within the FITS header to align the pieces of the mosaic together.
• TrimMosaicTile
When you registered the tiles back in the previous step, it can leave an overlay of non zero values in the space at the edges that needs to be trimmed off. The PhotometricMosaic script needs a hard edge (0 values) in order to work properly. This is, in essence what TrimMosaicTile does.
• PhotometricMosaic
At this stage, all panels are ready for the final integration. This will be accomplished using the script PhotometricMosaic script. In order to succeed, a careful plan is needed in order to stitch together the adjacent panels. The process works as consecutive iterations and the concept behind is quite simple: Stitch a reference frame with an adjacent target view, saving the output as a resulting new panel. Then stitch the next adjacent target view and so on until you’re done.
Post-processing
The post-processing stage was fairly straightforward, but very compute-intensive and time consuming due to the sheer physical size of the files (each image weighting at least 4GB!).
As we’re talking about an HaRGB composition, the first steps were all about preparing both master-lights to be combined. That meant aligning and cropping them, correcting their gradients, color-calibrating (using SPCC), applying BlurXTerminator and StarXTerminator to generate starless versions to finally, stretch them with GeneralizedHyperbolicStretch (GHS).
In Photoshop, both images were separately opened (after exporting them in 16 bit .tiff from Pixinsight) to clean them up using the brush and the clone stamp tool. This step was performed very gently and at pixel peeping scale, with the idea of not affecting or removing real nebulosity in mind. Both images were then adjusted in the CameraRAW module.
Back in Pixinsight, the “R” channel was extracted from the narrowband starless image to extract the continuum from the RGB broadband image using SetiAstro’s AutomaticContinuumSubstraction script. The HaRGB combination culminated by combining both images using the CombineHaToRGB script by Juergen Terpe.
With now a combined image in our hands, the road was clear: extract and enhance as much detail as possible without sacrificing the signal-to-noise ratio too much. But before the final steps, we shouldn’t forget about the “stars only” image. GHS was used again to stretch the broadband stars without blowing up nor clipping each of their cores. Once ready and by applying a simple addition PixelMath equation, the “stars only” image was merged with its “starless” counterpart.
From here, all remaining tasks were all about reducing star sizes (by using the StarReduction script and MorphologicalTransformation) and applying minor contrast adjustements. Noise reduction was also applied in this stage by using NoiseXTerminator.
Finally, an exported .tiff image was imported into Photoshop to give it some final touches such as color saturation. With an image 4GB in size, a compressed .jpeg was exported for publishing online.
Selected regions of interest
As stated in the motivation section, the region around the Sagittarius triplet features a large set of interesting objects ranging from massive HII regions, open and globular clusters and delicate filaments of molecular clouds that become visible by obscuring the background objects. Some of these regions of interest are featured below and are extracted from the original image:
El vecindario alrededor del triplete de Sagitario
Motivación detrás del proyecto
¿Recuerdas la primera vez que tuviste la oportunidad de observar el centro galáctico desde un lugar muy oscuro?
¿Fue a ojo desnudo? ¿Usaste boniculares para navegar por la Vía Láctea, o utilizaste un telescopio? ¿Tienes memoria de algún objeto en especial que haya captado tu atención? ¿Se trató de una nebulosa o un cúmulo?
La visión de la Vía Láctea es innegablemente espectacular, y una vez que comienzas a navegar por ella, docenas de brillantes objetos de espacio profundo no permitirán que desvies tu vista hacia otro lugar. El menú es muy variado.
Probablemente te hayas impresionado por la cantidad y varidad de objetos, tal como le ocurrió a Charles Messier cuando se encontraba recopilando una lista de objetos que terminaron formando su catálogo homónimo. La primera versión del catálogo de Messier, publicada en 1774 contenía 45 objetos. Posteriormente en 1781, fue lanzada una segunda versión con 103 objetos y finalmente, en 1967 una con 110 objetos de cielo profundo.
Charles Messier incluyó en su catálogo muchos objetos de cielo profundo ubicados en la zona del centro galáctico y muy en particular dos de ellos captaron su atención. Ellos son conocidos como la Nebulosa de la Laguna (Messier 8) y la Nebulosa de la Trífida (Messier 20), ambos muy cerca angularmente el uno del otro. Como dato relevante, puedes encuadrarlos en el mismo campo de visión (FoV) de un telescopio de magnificación media, ofreciendo una visión imponente. De hecho, M8 y M20 junto al no tan conocido NGC 6599, ubicado arriba de ambos, conforman lo que es conocido como el “Triplete de Sagitario.”
Por supuesto que hay un montón de objetos espectaculares aparte de M8 y M20, pero cada vez que pensamos en el centro galáctico en la zona de Sagitario, es indudable que esos dos objetos son los más conocidos y fotografiados. ¿Qué piensas?
Detrás de este “Triplete de Sagitario” está la motivación de este proyecto: Concretar el sueño de una imagen de gran campo centrada exactamente en el sector de la “Laguna” y la “Trífida”, y en este artículo nos sentimos muy orgullosos de finalmente poder declarar que lo hemos logrado con una imagen que abarca 23x15 grados!
Observaciones
Para materializar este proyecto de observación, utilizamos el reconocido lente Rokinon 135mm f/2.0 conectado al detector ZWO ASI294MC Pro, que ofrece un balance perfecto entre resolución espacial (dado por el tamaño de pixel de 4.63um) y campo de visión que ofrece el sensor (APS-C).
La adquisición de datos tomó un total de 12 noches esparcidas en el período desde agosto a septiembre del 2024, sumando 36 horas de datos efectivos más las calibraciones correspondientes. Estos fueron obtenidos desde la base de control del telescopio APEX, ubicada en el Ayllu de Séquitor, en San Pedro de Atacama (cielo Bortle 2).
Para la adquisición y control integral del sistema de observación, incluyendo la montura ZWO AM5, el controlador ZWO ASIAIR fue imprescindible y como siempre, jugó un excelente y confiable rol en su desempeño. El modo plan ofrece todas las herramientas necesarias para planificar y observar complejos mosaicos, como se trata en este caso de uno de 3 x 3.
Mapa celeste centrado en el sector del triplete de Sagitario, cuya area en rojo corresponde al mosaico de 9 paneles
Modo plan del sistema ASIAIR, con el mosaico de 9 paneles centrado en el triplete de Sagitario
Procesamiento de datos
Pre-procesado
El pre-proceso de los datos fue, como de costumbre, realizado con el script “WeightedBatchPreProcessing” de Pixinsight" (WBPP). DrizzleIntegration fue aplicado en la última etapa de este paso.
WBPP + Drizzle fue ejecutado por cada panel y filtro, para su posterior integración.
Ensamblado del mosaico
Este proyecto involucró un total de nueve paneles que fueron unidos para conformar una gran imagen individual. El ensamblado del mosaico comprende los siguientes pasos:
• ImageSolver
Este script permite asignar una solución astrométrica (de placa) a cada imagen del mosaico, lo que significa que a esta misma se le asignarán coordenadas, rotación, resolución, tamaño de pixel, entre otras propiedades.
• MosaicByCoordinates
MosaicbyCoordinates utiliza la astronometría grabada en el FITS header y generada en el paso anterior, para permitir alinear los paneles del mosaico en una imagen final.
• TrimMosaicTile
Luego de haber registrado los paneles en el mosaico, pueden quedar remanentes de valores desiguales en los bordes que deben ser descartados. El siguiente paso requiere de bordes definidos para que funcione correctamente, por lo que TrimMosaicTile se encarga de esto mismo.
• PhotometricMosaic
En esta etapa, todos los paneles ya están listos para la integración final.
Esto, será logrado utilizando el script PhotometricMosaic y que, para que sea efectivo, es necesario que todos los pasos anteriores hayan sido ejecutados correctamente. La integración fotométrica del mosaico se logra aplicado series de iteraciones consecutivas , cuyo concepto es simple: Ensamblar correctamente todos los paneles en la imagen final.
Se considera un panel de referencia que debe ser unido con su panel adyacente. Una vez unidos los dos, la imagen resultante se guarda y se continúa tomando de referencia la imagen recién generada con el resto, formando de a poco el mosaico completo. El proceso es muy similar al armar un rompe-cabezas, uniendo piezas adyadentes
Post-procesado
Para este proyecto, la etapa del post-procesado fue relativamente directa, pero muy exigente en términos de hardware debido al gran tamaño de cada uno de los archivos. (pensando cada uno al menos 4GB!)
Por tratarse de un proyecto HaRGB, los primeros pasos consistieron en la preparación de cada master-light con el objetivo de ser combinado. Eso significó que cada uno debió ser alineado, recortado, corregido de gradientes, calibrado de color (usando SPCC), aplicado tanto BlurXTerminator (deconvolución y corrección óptica) como StarXTerminator (generación de imágenes sin estrellas y de estrellas separadas) para finalmente, ser estiradas con GeneralizedHyperbolicStretch (GHS).
En Photoshop, ambas imágenes fueron importadas separadamente (posterior a ser exportadas en archivos .tiff de 16-bits) para limpiarlas utilizando el pincel (content aware) y la herramienta clone stamp. Este paso fue realizado muy cuidadosamente y a una escala de pixel individual, siempre procurando no eliminar detalles reales ni agregar estructuras falsas. Las dos imágenes fueron posteriormente retocadas levemente en el módulo de CameraRAW.
De vuelta en Pixinsight, el canal rojo fue extraído desde la imagen sin estrellas de banda estrecha (conteniendo la información de hidrógeno ionizado) para extraer el continuo de la imagen RGB de banda ancha mediante el script desarrollado por SetiAstro, AutomaticContinuumSubstraction. La combinación HaRGB culminó con la fusión de las dos imágenes (RGB de banda ancha y el resultante de la extracción del continuo del canal rojo de la de banda estrecha) con el script CombineHaToRGB, desarrollado por Juergen Terpe.
Ya con una imagen combinada en nuestras manos, la ruta era clara: extraer y mejorar la mayor cantidad de detalles y estructuras posibles sin llevar demasiado al límite la relación señal ruído. Pero antes de proceder con los pasos finales, no debemos olvidar la existencia de la imagen de las estrellas separadas. GHS fue utilizado nuevamente para estirar el histograma de las estrellas, cuidando no saturar sus núcleos, ya que si se estira muy agresivamente es probable perder el color de cada una. Una vez listo y luego de haber aplicado una ecuación simple en PixelMath, las estrellas fueron unidas a la imagen sin estrellas trabajada en los pasos anteriores.
Desde aquí, todas las tareas restantes consistieron en reducir el tamaño de las estrellas (utilizando el script StarReduction y el proceso MorphologicalTransformation), como también algunos últimos ajustes de contraste en Pixinsight. NoiseXTerminator fue utilizado para reducir el ruído excesivo en la imagen.
Finalmente, un nuevo .tiff fue importado en Photoshop para darle algunos retoques finales como saturación de color a la imagen. Con una imagen pesando no menos de 4GB, un .jpeg fue exportado para fines de publicación web.
Regiones seleccionadas de interés
Tal como fue mencionado en el la sección de motivación, la región alrededor del triplete de Sagitario posee un conjunto numeroso de objetos que van desde regiones masivas de HII (hidrógeno ionizado), cúmulos abiertos y globulares hasta filamentos de nubes moleculares que invisibilizan los objetos que se encuentran detrás de ellos. Abajo, presentamos una selección de objetos de interés los cuales han sido extraídos desde la imagen original:
