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Naturwissenschaftlicher Verein Osnabrück:

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

NGC 7822, das kosmische Fragezeichen?

(Bericht von Dr. Burkhard Lührmann, November 2021)

Endlich! Pandemiebedingt konnte nach zwei Jahren wieder der Westhavelländer AstroTreff (WHAT) in Gülpe offiziell vom 3. bis 5. September 2021 stattfinden. Glücklicherweise war nach elf Neumondphasen mit mäßigen bis schlechten Wetterbedingungen im Osnabrücker Land gerade für den Zeitraum des 10. WHATs auch überdurchschnittlich gutes Astronomiewetter prognostiziert worden. Da Neumond erst in der darauf folgenden Woche lag, reiste ich nicht nur schon am 31. August an, sondern dehnte meinen Astrourlaub auch bis zum 9. September aus. Es sollten sich fünf Nächte einstellen, die für meine Astrofotografie verwertbar waren, wenn auch immer wieder mit plötzlich aufkommenden Nebelbänken zu kämpfen war.

In unserer kleinen Zeltstadt vom NVO (Naturwissenschaftlicher Verein Osnabrück) stellen wir die Beobachtungsgeräte in einem „Feld der Teleskope“ zusammen. Das ist nicht nur für uns, sondern auch für immer willkommene interessierte Besucher kurzweiliger. Das folgende Panorama lässt sich horizontal verschieben.


Mit einem großen Sortiment von Refraktoren und Spieglern wird so am Gülper Nachthimmel Jagd auf Planeten und Deep-Sky-Objekte gemacht. Das Ziel meiner Beobachtungen ist NGC 7822, ein nicht allzu häufig beobachteter Emissionsnebel zwischen den Sternbildern Cepheus und Cassiopeia.



Das zur Orientierung dienende Mosaik ist ein Ausschnitt aus sechs Teilbildern, die sich jeweils aus der Integration von etwa 110 einminütigen Belichtungen ergeben. Die Fotos sind von einer EOS 7D mit Zeiss-Objektiv Makro-Planar T* 2/50mm ZE auf der Reisemontierung Polarie aufgenommen.
Das Gesamtbild ist astrometrisch vermessen und zeigt, dass sich die Linien der hohen Deklinationsgrade in der Mercator-Projektion bereits deutlich krümmen. Der Öffnungswinkel auf die spätsommerliche Milchstraße beträgt etwa 35°. Der weiße Rahmen deutet den im Folgenden betrachteten Beobachtungsausschnitt von NGC 7822 an. Man kann bereits deutlich rötliche Nebelstrukturen erkennen, die in der nächsten Abbildung erheblich vergrößert dargestellt sind.



Dieser Fotoausschnitt (fast im pixel-to-pixel Format) zeigt die Grenzen eines 50mm Objektivs an einer unmodifizierten Spiegelreflex-Kamera auf (Maßstab unten rechts).
Ein Quadruplet-Refraktor an einer CCD-Kamera liefert von der oberen Bildhälfte dieses Ergebnis.



Die Bildbreite beträgt 4,8° und wird mit der CCD-Kamera Moravian G3-16200 an dem Refraktor Takahashi FSQ-85ED mit Reducer QE 0,73x bei nur 328mm Brennweite erreicht. Die theoretische Pixelauflösung beträgt etwa 3,8". Die optische Ausrüstung lässt sich auf einer 10-Micron Montierung GM 2000 QCI ohne Autoguiding nachführen (vorderes Teleskop).



Für den Reducer QE 0,73x ist es in den drei Gülper Nächten vom 1. bis 3.09.2021 das „first light“.
Mithilfe der LRGB-Filter der Astrodon Gen 2 E-Series und dem Astrodon Narrowband H-alpha 3nm werden 38 Luminanz-, 18 Rot-, 18 Grün- und 18 Blau-Subframes mit jeweils 150s Belichtungszeit und 25 H-alpha-Bilder á 300s aufgenommen, sodass sich eine Gesamtbelichtungszeit von 5 Stunden und 55 Minuten ergibt. Die Sensortemperatur beträgt -25°C. Die H-alpha-Komponente ist dem Rotkanal beigemischt, wobei vorher alle Sterne aus unserer Milchstraße weitgehend morphologisch erodiert worden sind, um die Sternfarben im LRGB-Bild farblich zu erhalten.

Der galaktische Nebel NGC 7822 wurde am 16. November 1829 von John Herschel entdeckt. Es handelt sich um den nördlichsten größeren Emissionsnebel. Leider beziehen sich die Nebelbezeichnungen je nach Literaturquelle auf mehr oder weniger große Bereiche dieses Komplexes, der in der folgenden Abbildung zu sehen ist.



Zumeist wird das gesamte Emissionsgebiet inklusive des nördlichen Bogens als NGC 7822 bezeichnet. Eine weitere Benennung nach dem astronomischen Katalog von Beverly Lynds ist LBN 589 oder Sharpless 171 (Sh2-171) nach der Emissionsnebel-Liste von Stewart Sharpless. Manchmal werden diese Bezeichnungen aber auch nur auf den nördlichen Bogen bezogen.
Der helle südliche Teilbereich mit den auffälligen Dunkelwolken ist als LBN 581 erfasst oder nennt sich Cederblad 214 (Catalog of bright diffuse Galactic nebulae).
Durch ein weiteres rundes Nebelgebiet, das südlich außerhalb des Bildbereiches liegt, aber in der obigen Vergrößerung des Mosaiks zu sehen ist, entstand auch die lustige Bezeichnung „Fragezeichen-Nebel“. Der nördlichste Emissionsnebel sieht tatsächlich wie ein riesiges kosmisches Fragezeichen aus. Vielleicht für: Wie mag es hier weitergehen?

Das Interpunktionszeichen liegt am Rande einer riesigen Molekülwolke, die sich vom Sternbild Cepheus hierher erstreckt. Die leuchtende Sternentstehungsregion NGC 7822 ist etwa 3.000 Lichtjahre von uns entfernt. Die im letzten Bild markierte Kreislinie besitzt einen Öffnungswinkel von genau 3 Grad, sodass sich hierfür ein Durchmesser von 157 Lichtjahren ergibt.
Nun stellt sich die Frage (schon wieder diese Interpunktion), warum wird die Molekülwolke gerade hier zu einer HII-Region (Plasma aus ionisiertem atomarem Wasserstoff)? Der komplexe Emmisionsnebel ist von jungen und heißen Sternen durchsetzt, welche das Gas durch ihre starke Ultraviolettstrahlung aufheizen, ionisieren und zum Leuchten anregen. Dieser Sternhaufen wird als Berkeley 59 bezeichnet und enthält in seinem Zentrum etwa 40 Sterne der Spektralklassen O und B.



Die jüngeren Sterne sind nur wenige Millionen Jahre alt. Einige von ihnen gehören zu den heißesten im Umkreis von 3.300 Lichtjahren der Sonne. So besitzt das Binärsystem V747 Cephei (BD+66 1673) eine Oberflächentemperatur von 45.000 Kelvin und die etwa 100.000-fache Leuchtkraft der Sonne. Dieser Stern gehört zur Spektralklasse O5V und ist die primäre Quelle, welche den Nebel zum Erstrahlen bringt.

In Cederblad 214 sind einige weitere helle rötliche-orange Sterne auffällig, z.B. HD 224826, HD 225136 und HD 225216. Hierbei handelt es sich teilweise um Riesensterne mit Oberflächentemperaturen von 3.500 bis 5.000 Kelvin, die aber mit einer Entfernung von deutlich unter 1.000 Lichtjahren nicht mit Ced 214 assoziiert sind.



Dennoch enthält NGC 7822 Hunderte von neugeborenen Sternen, die in ihrer Umgebung deutliche Spuren hinterlassen und zu lokalen Wolkenformationen führen. Daher gibt es für die verschiedenen Bereiche auch individuelle Bezeichnungen wie LBN 580, LBN 584, LBN 586, LBN 588 usw. LBN 581 wird häufig auch für den ganzen südlichen Bereich verwendet.

Weitere besonders auffällige Sterne sind die blau-weißen Subgiganten HD 223274 und HD 223128. Vor einem prächtigen Sternenhintergrund mit vielen Farben von braun-rot über orange bis weiß heben sie sich wie zwei heiße blaue Schweißflammen ab.



Die Spektralklassen lauten A1Vn bzw. B2IV, ihre Sternradien übertreffen unsere Sonne um das etwa drei- bzw. zehnfache. Da die Entfernungen nur ungefähr 300 bzw. 1.700 Lichtjahre betragen, haben sie mit NGC 7822 aber nichts zu tun.
Bei besonders dunkelroten Sternen kann es sich um Kohlenstoffsterne handeln. Meine zufällige Auswahl fällt auf Kiso C1-19, der über 12.000 Lichtjahre entfernt liegt. Ein Kohlenstoffstern (carbon star) enthält mehr Kohlenstoff als Sauerstoff, sodass sich diese in den kühleren Außenschichten zu Kohlenmonoxid verbinden. Verbindungen mit weiteren Kohlenstoffatomen wie Kohlendioxid usw. führen zu einer „rußigen“ Außenhülle des Sterns, sodass die blauen und gelben Lichtanteile absorbiert werden. Damit entsteht die sehr rote Erscheinung.
Alle Bilder sind unter PixInsight mit Gaia-Daten farbkalibriert.

Doch nun zurück zu den Nebeln: Es wird angenommen, dass NGC 7822 ein mit dieser Region verbundener Supernova-Überrest ist, der die Molekülwolke aufgeblasen hat. Dadurch entstand ein charakteristischer Hohlraum im Zentrum der Geburtswolke. Nach Bildung jüngerer Sterne haben dann ihre starken Winde zu weiteren Strukturen wie hellen Rändern, Säulen und dunklen Formen in dieser farbenfrohen und detaillierten Himmelslandschaft geführt.



Möglicherweise als Folge der Erwärmung und Kompression entstehen an der Wolkenoberfläche durch Gravitationskollaps Sterne einer zweiten Generation. Die Erosion wird sich aber fortsetzen und die sich bildenden Sterne letztendlich von ihrem Reservoir an Sternenmaterial abschneiden.

Inzwischen sind zahlreiche Dunkelwolken identifiziert und benannt worden. Sie lassen sich u.a. in den astronomischen Katalogen von Beverly Lynds (LDN) und Kazuhito Dobashi finden. Anhand der SIMBAD-Datenbank habe ich versucht, alle diejenigen zu kartografieren, welche mit meiner Astroaufnahme im sichtbaren Lichtspektrum eine Korrelation aufweisen.



Das Gesamtbild wird außerdem noch durch zwei offene Sternhaufen bereichert: NGC 7762 und King 11.



NGC 7762 liegt mit etwa 2.600 Lichtjahren deutlich vor dem Fragezeichen-Nebel. Andernfalls wäre er kaum sichtbar. Es handelt sich um einen relativ jungen Haufen mit vielen leicht blauen heißen Sternen. Das Objekt wurde am 23. November 1788 von William Herschel entdeckt.
Der im King-Katalog unter dem Index 11 geführte Open Cluster besitzt hingegen eine Entfernung von über 12.000 Lichtjahren (manche Quellen sprechen auch von knapp 10.000 Lichtjahren). Offenbar ist NGC 7822 und die Molekülwolke hier bereits wieder genügend transparent.

Bei der weiteren Suche nach Auffälligkeiten in meinem Astrofoto stoße ich unterhalb von Cederblad 214 inmitten der Staubwolken auf ein kleines diffuses orange-gelbes Objekt, in dessen Zentrum ein Stern gleicher Farbe zu sehen ist. Der Durchmesser beträgt etwa 100 Bogensekunden. Ich tippe auf einen Reflexionsnebel.



Die Recherche bei SIMBAD bestätigt meine Annahme und offenbart die Bezeichnung GN 23.56.1. Bei dem Stern handelt es sich um einen Herbig-Ae/Be Stern mit der Benennung EM* LkHA 259. Die Entfernung beträgt knapp 2.500 Lichtjahre. Dies ist plausibel und könnte darauf hindeuten, dass vordere Bereiche von Dobashi 3623 beleuchtet werden. Bei einem Herbig-Ae/Be Stern hat das Wasserstoffbrennen aufgrund seines jungen Alters (zu niedrige Temperatur) noch nicht angefangen. Die Abstrahlleistung resultiert aus der Energiefreisetzung der kontrahierenden Materie.

Auf ein Objekt, welches mir nicht aufgefallen war, bin ich zufällig im Internet gestoßen. Es liegt ganz unten links in der Bildecke.



Es handelt sich um eine HII-Region mit dem Namen Teutsch GN J0018.0+6549. Sie wurde offenbar schon 1968 von Darrell J. MacConnellund erwähnt und der zentrale Stern als MacC E bezeichnet.

Zum Abschluss dieses Berichts gibt es ein hoch aufgelöstes Streifenbild durch mein diskutiertes Astrobild, das uns quer durch das kosmische Fragezeichen führt. Es steht als Sinnbild dafür, dass die astronomische Beschäftigung mit dem Weltall viele Fragen aufwirft. Einige konnten vielleicht beantwortet werden.



Literatur/Infos:
Wikipedia: NGC 7822, NGC 7762, Kohlenstoffstern, Herbig Ae/Be Stern
SIMBAD Datenarchiv
Spektrum.de (Februar 2018): NGC 7822
DeepSkyCorner.ch: Galaktischer Nebel NGC 7822
Astronomie.de (50/2007): Ced 214 mit NGC 7822 - ein einziger Emissionsnebel im Cepheus
Universeguide.com: NGC 7822 Facts & Picture
Astronomy Picture of the Day (October 2021): NGC 7822: Cosmic Question Mark
Futurism.com: NGC 7822
www.nasa.gov: WISE Captures a Cosmic Rose
The Astronomical Journal (January 2018) - Neelam Panwar et. al.: Young Cluster Berkeley 59: Properties, Evolution, and Star Formation
Webda.physics.muni.cz: Open cluster King 11
Balkonsternwarte.de (August 2018): Oliver Schneider: P/Giacobini-Zinner (21P) mag 8.7/03.08.2018




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