IC 1396, Nebel oder Sternhaufen?

(Bericht von Dr. Burkhard Lührmann, Oktober 2022)


Ich hatte bereits über Beobachtungen vom kosmischen Fragezeichen NGC 7822 auf dem Westhavelländer AstroTreff 2021 (WHAT) in Gülpe berichtet. Glücklicherweise bot sich in fünf Nächten des 10-tägigen Ausflugs noch genügend astrofotografische Zeit für weitere Objekte. Hierzu gehörte der Sternhaufen und Nebelbereich IC 1396.

Der folgende Himmelsbereich zwischen den Sternbildern Cepheus, Lacerta (Eidechse) und Cygnus (Schwan) ist ein beliebter Beobachtungsausschnitt der spätsommerlichen Milchstraße. Er ist als Mosaik aus drei Teilbildern entstanden, die sich jeweils aus Aufsummierung von etwa 100 einminütigen Belichtungen ergeben. Die Fotos sind von einer EOS 7D mit Zeiss-Objektiv Makro-Planar T* 2/50mm ZE auf der Reisemontierung Polarie aufgenommen.


Abbildung 1: Beobachtungsausschnitt im Überblick


Die Übersicht ist als Gesamtbild astrometrisch vermessen und zeigt mit einem Öffnungswinkel von etwa 25° in der unteren rechten Ecke den bekannten Nordamerika-Nebel. Der mittlere weiße Rahmen kennzeichnet den im Folgenden betrachteten Beobachtungsausschnitt von IC 1396. Die rötlichen Nebelstrukturen sind deutlich zu erkennen und werden im Norden durch den hellen rot-orangen Granatstern gekrönt. In der nächsten Abbildung ist dieser Bildbereich erheblich vergrößert dargestellt.


Abbildung 2: IC 1396 und Umgebung im Vollbild (LRGB und H-alpha)

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.

Mithilfe der LRGB-Filter der Astrodon Gen 2 E-Series und dem Astrodon Narrowband H-alpha 3nm werden 41 Luminanz-, 18 Rot-, 18 Grün- und 18 Blau-Subframes mit jeweils 150s Belichtungszeit und 21 H-alpha-Bilder á 300s aufgenommen, sodass sich eine Gesamtbelichtungszeit von 6 Stunden und 5 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 IC 1396 wurde im August 1893 vom Astronomen Edward Barnard fotografisch entdeckt. Der Katalogeintrag IC 1396 bezeichnet aber eigentlich den im Nebel enthaltenen offenen Sternhaufen. Andere Bezeichnungen sind Collinder 439 (Katalog mit 471 offenen Sternhaufen vom schwedischen Astronomen Per Collinder von 1931) oder Trumpler 37 (Katalog mit 37 offenen Sternhaufen vom Astronomen Robert Julius Trumpler von 1930). [1][2][3][4]

Aber was für ein Sternhaufen? Laut Definition sollten sich die Mitglieder eines offenen Sternhaufens deutlich vom Himmelshintergrund abheben. So habe ich einige auffällig hellere Sterne in der folgenden Abbildung herausgesucht.


Abbildung 3: Auffällige Sterne in IC 1396


Recherchen in der SIMBAD-Datenbank ergeben für die Sterne HD 206267, HD 206773 und HD 206183 Entfernungen von etwa 2.400 bis 3.000 Lichtjahren. In diesem Bereich ist auch der Emissionsnebel angesiedelt. Ebenso könnte man vom Erscheinungsbild her HD 206081 dazu zählen. Mit rund 1.450 Lichtjahren liegt dieser junge Stern aber erheblich näher, gehört also eher nicht dazu. Der noch besser ins Haufenbild passende HD 206482 ist sogar ein „High proper-motion Star“. Mit einer relativ geringen Entfernung von gut 330 Lichtjahren bewegt er sich sehr schnell vor dem Hintergrund, gehört demnach definitiv nicht zum Sternhaufen. [4]

An diesem Beispiel wird deutlich, dass offene Sternhaufen nicht einfach von Vorder- und Hintergrundkonstellationen zu trennen sind. Schon allein aus diesem Grunde wird IC 1396 meistens als Bezeichnung für den gesamten Nebelkomplex verwendet.

Der in Abbildung 3 eingezeichnete Kreis besitzt eine Winkelöffnung von 140’. Bei einer Entfernung von 3.000 Lichtjahren ergibt sich ein Objektdurchmesser von 122 Lichtjahren. Berücksichtigt man die darüber hinauslaufenden Nebelstrukturen dieser großflächigen HII-Region, erhält man eine Ausdehnung von etwa 150 Lichtjahren. [5]

Diese Sternbildungsregion, welche eine Reihe junger Sterne und Protosterne enthält, die erst zwischen 100.000 und einer Million Jahre alt sind, wird vom deutlich sichtbaren Zentralstern HD 206267 mit Energie in Form von UV-Strahlung versorgt. Sie ionisiert und regt den atomaren Wasserstoff an, sodass die sichtbare Photonenemission die HII-Region vornehmlich im H-alpha-Wellenlängenbereich rot färbt.

HD 206267 ist ein Doppelsternsystem der Spektralklasse O6V mit einer Umlaufperiode von 3,7 Tagen, das vielleicht noch einen dritten Stern gravitativ gebunden hat. Das hierarchische Dreifachsternsystem sendet einen Sternenwind aus, der mit der außergewöhnlichen Geschwindigkeit von 3.225 km/s eine der für diese Sternenart höchsten gemessenen besitzt. [6]

Zahlreiche Dunkelnebel

Wie die beiden folgenden Abbildungen zeigen, bewirkt der Sternenwind von HD 206267 die Kompression zahlreicher dichterer Globulen (räumlich eng begrenzte Molekülwolkenteile) und Gasfronten, was dort zur Sternentstehung führt.

Abbildung 4: Östliche Hälfte von IC 1396 mit eingetragenen Dunkelnebeln

Abbildung 5: Westliche Hälfte von IC 1396 mit eingetragenen Dunkelnebeln

In der östlichen und westlichen Bildhälfte von IC 1396 habe ich alle Dunkelnebel des astronomischen Katalogs von Beverly Lynds (LDN) und Kazuhito Dobashi eingetragen, die ich in der SIMBAD-Datenbank finden konnte und mit meiner Astroaufnahme im sichtbaren Lichtspektrum eine Korrelation aufweisen.

Teilweise ist der Sternenwind von HD 206267 so stark, dass nahe Sterne von ihren protoplanetaren Scheiben befreit werden. So verlieren sie den Zugang zu ihrem Vorrat an Wasserstoff und leben ihr Leben wie unsere Sonne zu Ende.

Der Elefantenrüsselnebel

Der faszinierende Emissionsnebel IC 1396 ist ein regelrechter Mischtopf aus leuchtendem kosmischen Gas und dunklen Staubwolken. Die größten Bereiche der HII-Region sind bereits vom Staub freigeblasen worden. Aber in den übrig gebliebenen dunklen Formen können durch Gravitationskollaps immer noch junge Sterne entstehen. Eine der interessantesten dunklen Strukturen liegt rechts des Zentrums, der krumme Elefantenrüsselnebel (Elephant’s Trunk Nebula).

Abbildung 6: Elefantenrüsselnebel


Diese auch IC 1396A und IC 1396B genannten Globulen sind hell berandet (Bright Rim). Es handelt sich dabei um kompakte Gas- und Staubwolken, deren Oberflächen von heißen Sternen ionisiert werden. Insbesondere der Zentralstern HD 206267 ist hierfür mit seiner UV-Strahlung verantwortlich, obwohl er über 14 Lichtjahre entfernt liegt. [8][9][10]

Die Detailbilder des Elefantenrüssels sind durch 48 Minuten Belichtungsdaten vom WHAT 2018 ergänzt, die mit dem TOA-130 bei einer Brennweite von 1000 mm aufgenommen wurden.

Abbildung 7: Elefantenrüsselnebel mit Staubknoten und Globulen

Der Staubknoten LDN 1105 am östlichen Ende des Elefantenrüsselnebels enthält die jungen Herbig Ae/Be Sterne LkHα 349 und LkH α 349C, welche orange leuchten und die Kopfwolke auffällig aushöhlen und auseinandertreiben. Sie beziehen ihre Energie aus der Massenkontraktion und besitzen noch kein stabiles Wasserstoffbrennen. Untersuchungen mit dem Weltraumteleskop Spitzer im Infrarotlicht zeigen, dass der im sichtbaren Licht schwächere Stern (oben rechts) von einer Staubscheibe umgeben ist, die als Vorläufer eines Planetensystems gilt. [11][12]

Die Hauptstruktur von IC 1396A misst etwa 4,5 Lichtjahre im Durchmesser.

Abbildung 8: Elefantenrüsselnebel mit Dunkelnebel LDN 1105

Der kanadische Astronom Sidney van den Bergh entdeckte auf den Fotoplatten des „Palomar Sky Survey“ beim Stern HD 239710 einen Reflexionsnebel, den er als vdB 142 in seinen 1966 erschienenen Katalog von Reflexionsnebeln aufnahm. Er wird vom heißen B3-Stern HD 239710 angestrahlt und erscheint daher bläulich. Für eine elektronische Anregung reicht seine Strahlungsenergie offenbar nicht aus. [2][7][8]

Der Granatstern

Der hellste und farblich auffälligste Stern in IC1396 ist der Granatstern (Erakis, μ Cephei, Garnet Star). Er hat eine durchschnittliche visuelle Helligkeit von 4,2 mag und ist der Spektralklasse M2 zugeordnet. Aufgrund seiner Färbung nannte Wilhelm Herschel ihn "Granatstern". Dieser Eigenname hat sich bis heute unter den Astronomen erhalten. Seine Entfernung ist nur sehr schwer zu bestimmen. In verschiedenen Quellen findet man Werte von 1.100 bis 10.000 Lichtjahren. Laut SIMBAD liegt Erakis zwischen gut 4.300 und 9.300 Lichtjahren entfernt, also vermutlich hinter der HII-Region [4].

Abbildung 9: Granatstern und planetarischer Nebel

Bei dem Stern handelt es sich um einen Veränderlichen, dessen Helligkeit im Laufe von etwas mehr als 2 Jahren zwischen 3,5 und 5,0 mag schwankt. Mit der 15-fachen Masse unserer Sonne (noch sehr ungewiss) zählt er zu den sogenannten Roten Überriesen. Der Granatstern hat bereits damit begonnen Helium zu Kohlenstoff zu verschmelzen und ist damit dem Tode geweiht. Er wird in wenigen Millionen Jahren vermutlich in einer Supernova, einem schwarzen Loch oder als Neutronenstern (unwahrscheinlich) enden. [5][13]

PN G100.4+04.6

Rechts oberhalb des Granatsterns entdeckte ich einen diffusen hellblauen Nebel. Recherchen in der SIMBAD Datenbank ergeben, dass es sich vermutlich um einen planetarischen Nebel mit der Bezeichnung PN G100.4+04.6 bzw. PM 1-333 handelt. Die ungewöhnliche Außenkontur mit mindestens drei kollimierten Ausströmungen lässt es lohnend erscheinen, dieses Objekt mit einer erheblich größeren Brennweite näher zu untersuchen. [14]

Sh2-128

Auch südlich von IC 1396 wurde ich auf einen kleinen roten Nebel aufmerksam.

Abbildung 10: HII-Region Sh2-128

Dieser entpuppte sich als der Emissionsnebel Sh2-128, der bereits intensiv studiert wurde und über 30.000 Lichtjahre entfernt liegt [15].

Es ist immer wieder spannend, in den gemachten Astroaufnahmen nach Auffälligkeiten zu suchen und dann zu recherchieren, um welche Art von Deep-Sky-Objekt es sich handeln mag.

Zum Ende des Berichtes sind zwei Fotoimpressionen in Pixel-to-Pixel-Auflösung quer durch das Gesamtbild zu sehen.

Abbildung 11: Südöstlicher Ausschnitt durch IC 1396

Abbildung 12: Nordwestlicher Ausschnitt durch IC 1396

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[1] Wikipedia: IC 1396

[2] https://www.deepskycorner.ch/ic1396/ic1396.de.php: IC 1396, Elefantenrüssel-Nebel

[3] https://www.astro-pics.at/nebel-1/ic1396-elefantenruesselnebel-2018-07-27/: IC 1396 / IC 1396A - Elefantenrüssel-Nebel

[4] SIMBAD Astronomical Database – CDS (Strasbourg)

[5] https://www.astrofreunde-franken.de/?p=2838: IC 1396 - Elefantenrüsselnebel

[6] Wikipedia: HD 206267

[7] Wikipedia: Elefantenrüsselnebel

[8] https://www.spaceimages.de/astrofotos/nebel/ic-1396: IC 1396 A - Elefantenrüssel

[9] https://www.spektrum.de/alias/wunder-des-weltalls/elefantenruesselnebel/1895074: Elefantenrüsselnebel

[10] https://apod.nasa.gov/apod/ap170720.html: IC 1396: Emission Nebula in Cepheus

[11] Wikipedia: Herbig-Ae/Be Stern

[12] F.V. Hessmann et. al.: The young Herbig Ae/Be star LkHα 349, Astron. Astrophys. 299 (1995)

[13] Wikipedia: Granatstern

[14] https://www.astrobin.com/0dolq1/B/?nc=collection&nce=1924&r=0: Gary Imm - G100.4+04.6

[15] Wikipedia: Sh2-128