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------------ Astronomie in Zeiten des Coronavirus ------------

Eulennebel (M97) und M108

(Bericht von Dr. Burkhard Lührmann, April 2020)

Nach vielen Monaten stellten sich Ende März 2020 endlich wieder einige aufeinander folgende sternenklare Nächte ein, sodass ich meine Balkonsternwarte westlich von Osnabrück aufbaute. Da jeder weiß, dass im Frühjahr für großflächige Emissions- und Reflexionsnebel, auf welche ich mich mit einer maximalen Brennweite von 1000mm spezialisiert habe, eher Saure-Gurken-Zeit besteht, sollte die Motivwahl unter den dafür zahlreichen sichtbaren Galaxien und planetarischen Nebeln auf eine Kombination scheinbar nahe gelegener Objekte fallen. Auf diese Weise würde das relativ große Bildfeld zumindest besser ausgefüllt werden. So kamen die Messier-Objekte M97, auch Eulennebel genannt, und M108, eine Spiralgalaxie, zur Auswahl.



Obige Abbildung zeigt die allseits bekannte Sternenkonstellation Großer Wagen als Teil des über den Nordhimmel ausgedehnten Sternbildes Großer Bär (Ursa Major). Das Bild ist unter PixInsight und Photoshop als Mosaikausschnitt aus fünf Bildern entstanden, die jeweils aus etwa 100x1 Minute Belichtungszeit gewonnen wurden. Die verwendete Aufnahmeausrüstung ist eine EOS 7D mit Zeiss-Objektiv Makro-Planar T* 2/50mm ZE auf der Reisemontierung Polarie. Die hier gezeigte starke Verkleinerung, welche als Ganzes astrometrisch vermessen ist, lässt sich stark vergrößern. Zoomen wir einmal in den Bereich der Kastensterne hinein:



Ihre Namen lauten Dubhe (α), Merak (β), Phecda (γ) und Megrez (δ Ursae Majoris). Die nun bereits deutlicher erscheinenden Hintergrundsterne und sonstigen Deep-Sky-Objekte treten noch besser hervor, wenn wir in das weiß markierte Rechteck vergrößern:



In dieser pixel-to-pixel Abbildung (Zoom 100%) dominiert oben rechts der untere rechte Kastenstern Merak. Die größte farbliche Auffälligkeit ist aber der im Messier-Katalog als M97 aufgeführte Eulennebel. Er erscheint in bläulich-türkiser Färbung. Etwas weiter oben rechts ist die sich horizontal erstreckende Galaxie M108 erkennbar.

Im Folgenden wird dieser Himmelsbereich am 21. und 22.03.2020 mit dem 4-linsigen Refraktor Takahashi FSQ-85ED mit 2,5 Zoll Feather Touch-Auszug und am 23., 25. und 27.3.2020 mit dem Refraktor Takahashi TOA-130 mit 3,5 Zoll Feather Touch-Auszug aufgenommen. Als CCD-Kamera kommt die Moravian G3-16200 zum Einsatz. Die Nachführung geschieht auf einer 10-Micron Montierung GM 2000 QCI ohne Autoguiding.
Mit dem FSQ-85 wird eine Fotofeldbreite von 3,5° mit einer theoretischen Pixelauflösung von 2,8“ erreicht. Mithilfe der LRGB-Filter der Astrodon Gen 2 E-Series entstehen Bildkomponenten, deren Komposit in der folgenden Abbildung zu sehen ist.



Hierzu gehören für die Farbkanäle R, G, B jeweils 20 Subframes mit 180s Belichtungszeit. Die Luminanz-Komponente vereinigt 40 Belichtungen zu je 180s. Die Sensortemperatur der Kamera beträgt -30°C.
Die Bildbearbeitung erfolgt in PixInsight und berücksichtigt neben Bias, Darks und Flats insgesamt 5 Stunden Belichtungszeit.
Mit einer Brennweite von 450mm erhält man ein weites Umfeld um M97 und M108, in dem es viel zu entdecken gibt. Die beiden nächsten Abbildungen zeigen Vergrößerungsausschnitte der Messier-Objekte in pixel-to-pixel.





Den Bildbreiten entsprechen 31,5 Bogenminuten, also etwa dem Monddurchmesser.

Mit der Brennweite 1000mm des Refraktors TOA-130 ergibt sich aus jeweils 15 Einzelbildern der Farbkomponenten Rot und Blau, 14 Einzelbildern in grün und 48 Luminanzbildern, die alle jeweils 240s belichtet werden, das folgende Bild.



Die Gesamtbelichtungszeit beträgt 6 Stunden und 8 Minuten. Die Fotofeldbreite liegt bei 1,6° mit einer theoretischen Pixelauflösung von 1,2“. Der Ausschnitt ist um den Faktor 2,2 enger. Die beiden Refraktoren ergänzen sich also gut. Ausschnittsvergrößerungen von M97 und M108 in pixel-to-pixel liefern folgende Ergebnisse.





Die Bildbreiten messen 13,5 Bogenminuten.
Um beide Teleskope besser vergleichen zu können, wird der Ausschnitt mit dem Eulennebel jeweils so in eine starke Übervergrößerung gebracht, dass sein Durchmesser gleich erscheint:



Man muss sagen, dass sich der kleine FSQ-85 recht gut schlägt. Für eine ernsthafte Präsentation ist die übertriebene Vergrößerung in beiden Fällen allerdings nicht mehr geeignet. Damit sind solche Objekte eher großbrennweitigen Spieglern vorbehalten.


Der Eulennebel wurde 1781 von Pierre Méchain, einem französischen Astronom und Geograph, entdeckt, noch im gleichen Jahr von Charles Messier bestätigt und als Objekt Nr. 97 in seinen Katalog aufgenommen. Der irische Astronom William Parsons, 3. Earl of Rosse, sah mit seinem 72-zölligen Spiegel die beiden dunklen Höhlen, von ihm stammt die Namensgebung „Eulennebel“.
Es handelt sich um einen planetarischen Nebel, also dem Endstadium einer Sternentwicklung, dem mehrere Materieauswürfe vorangegangen sind. Drei davon sind als Schalen nachweisbar. Die folgende Abbildung zeigt die mittlere kugelförmige und die innere ellipsoidförmige Schale.



Der in der Mitte deutlich zu sehende blaue Zentralstern besitzt noch eine Masse von etwa 0,7 Sonnenmassen und eine sehr heiße Oberflächentemperatur von 85.000 K. Er regt die ausgeworfene Materie an, sodass rund 71% des emittierten optischen Lichts von türkis-bläulichen [O III]-Übergängen und nur 22% von rotem Hα-Licht herrühren. Eine Durchmesserermittlung der mittleren Schale führt zu einem Öffnungswinkel von 3,3 Bogensekunden, was mit dem Literaturwert sehr gut übereinstimmt. Bei einer Entfernung von 1400 bis 2000 Lichtjahren berechnet sich damit der wahre Nebeldurchmesser zu 1,3 bis 1,9 Lichtjahren.

Während die mittlere und innere Schale allgemein bekannt sind, ist der äußere bläuliche Halo nur sehr schwer erkennbar. Ich habe dazu alles, was in den 6 Stunden Belichtungszeit vom TOA-130 aufgesammelt wurde, „herausgepresst“. In der nachfolgenden Abbildung ist das Ergebnis zu sehen:



Im Teilbild b) ist die äußere Schale nachskizziert, in a) kann man die Begrenzung ohne Markierungslinie selbst ausmachen. Tatsächlich, der Ausstoß, der vor 6000 bis 8000 Jahren nach dem Erlöschen des Fusionsvorganges erfolgte, ist erkennbar! Nach einiger Zeit intensivierte sich der stellare Wind, wodurch die mittlere rötliche Schale gebildet wurde. Danach nahm der Sternenwind noch weiter zu und komprimierte das Gas zu einer weiteren Dichtewelle, wobei der innere Bereich gleichzeitig materieärmer wurde und sich die Eulenaugen bildeten. Mittlerweile sollen sich die Augen wieder füllen. Die Eule geht schlafen.


Pierre Mechain und Messier entdeckten neben M97 auch gleichzeitig die Objekte M108 und M109. M108 (NGC 3556) ist eine Spiralgalaxie, die etwa 45 Millionen Lichtjahre entfernt liegt. Wir sehen sie fast genau von der Seite.
Das Sternbild Großer Bär beherbergt eine Menge weiterer sehenswerter Galaxien. Die folgende Bildkollage zeigt hierzu einige Ausschnitte, die alle in pixel-to-pixel Vergrößerung aus dem Gesamtbild stammen, das mit dem TOA-130 gemacht wurde.



Der Hintergrund ist mit M108 ausgekleidet.

Zum Abschluss dieses Berichts wird ein gedrehter Streifenausschnitt aus dem Gesamtbild gezeigt, der M97 und M108 enthält.




Literatur/Infos:
Wikipedia: Messier 97
Wissenschaft.de: M 97
Spectrum.de: Eulennebel M 97 und Spiralgalaxie M 108
SEDS Messier Datenbank (maa.clell.de): M 97
Astronomie.de (Astrofoto der Woche): Messier 97, ein junger Planetarischer Nebel




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