März 2009 – Messier 42 und der Pferdekopfnebel

5. März 2009 - g.grutzeck

“…Paradeobjekt der Gasnebel, phantastisch in jedem Instrument; Dunkelwolken, helle Ausläufer und eingebettete Sterne sind unbeschreiblich, Zentralgebiet im Teleskop strukturreicher als auf vielen Fotografien, blaugrün; enthält bekanntes Trapez”.
Soweit ein Zitat aus dem Atlas für Himmelsbeobachter von Erich Karkoschka. Selbst Erich Karkoschka, der mit seinen Objektbeschreibungen eher zurückhaltend und nüchtern umgeht, kommt bei Messier 42, dem großen Orionnebel, beinahe ins Schwärmen. Um dieses außergewöhnliche Objekt, das vermutlich jedem Deep-Sky-Beobachter ein Begriff sein dürfte, soll es in diesem AdM gehen. Aufgrund der vielen Bildzusendungen haben wir aber entschieden, dass ein weiteres Highlight mit behandelt werden soll. Ebenfalls im Orion und somit wohl jedem Deep-Sky-Beobachter bekannt, der Pferdekopfnebel, Barnard 33 und seine Umgebung. Wie mir der Spagat zwischen dem hellsten Gasnebel überhaupt und einer Dunkelwolke gelingen soll weiß ich allerdings noch nicht.
M 42, der Große Orionnebel
In der Einleitung wurde es bereits erwähnt, M 42 ist der hellste Gasnebel, den wir überhaupt am nördlichen Himmel finden. Er ist daher besonders für Deep-Sky-Einsteiger eines der ergiebigsten Objekte, um erste Schritte in der Beobachtung oder der Fotografie von Deep-Sky-Ojekten zu tun. Hier kommen alle Superlative zusammen: Strukturreichtum, Helligkeit und nicht zuletzt die Größe. M 42 ist mit einer scheinbaren Ausdehnung von 66’ auch eines der großen Deep-Sky-Objekte, das wir zudem noch in einer relativ bequemen Position am Himmel finden. Das Zentralgebiet finden wir direkt südlich der drei Gürtelsterne innerhalb des so genannten Schwertgehänges des Sternbildes Orion. Im Feldstecher ist das Nebelgebiet schon deutlich als diffus glimmende Region zu erkennen. Fernrohre aller Größen zeigen bereits ausgeprägte Details. Daher gehört der Orionnebel, zumindest in den hellen Gebieten, zu den wenigen Objekten, die bei direkter Betrachtung eindrucksvoller erscheinen als auf einer Fotografie.
Vor der Erfindung des Fernrohrs war der Orionnebel unbekannt. 1609 beschrieb und zeichnete Galileo Galilei die enthaltenen Sterne, bemerkte aber nichts vom nebligen Umfeld dieser Sterne. Der Erste, der dort einen Nebel erkennen konnte, war Nicholas-Claude Fabri de Peiresec im Jahre 1611. 1654 konnte Giovanni Batista Hodierna eine erste Zeichnung anfertigen. Genauer beschrieben wurde das helle Zentralgebiet schließlich von Christian Huygens im Jahre 1656. Diese Zentralregion wurde daher auch Huygens-Region genannt. Huygens war es auch, der drei der dort enthaltenen so genannten Trapezsterne beschrieb. 1673 wurde schließlich der vierte Trapezstern durch Picard erkannt. Die Fülle an Sternen, die in dieser Region aufzufinden sind, konnte erst in den nachfolgenden Jahren bis ins vergangene Jahrhundert hinein entdeckt werden. 1865 konnte William Huggins mit Hilfe der Spektroskopie den Nachweis erbringen, dass es sich bei M 42 um eine Gaswolke handeln müsse.
M 42 ist eine Region innerhalb einer Molekülwolke, die sich mit einer scheinbaren Ausdehnung von 10° nahezu über das gesamte Sternbild des Orion erstreckt. Zu dieser Region gehören weiterhin Messier 78, die bekannte Pferdekopfregion und, etwas weniger bekannt, Barnards Loop. Innerhalb des Orionnebels befindet sich eine Region mit äußerst aktiver Sternentstehung. In dieser eher kleinen Region finden wir die Ursache für das auffällige Erscheinungsbild des Orionnebels. Wir blicken hier in eine Molekülwolke, die sich auf der uns zugewandten Seite geöffnet hat. Die starken Sternwinde junger Sterne haben eine Höhlung in die Molekülwolke geblasen, die uns nun einen Blick in ihr Inneres gewährt. Einige der jungen Sterne sind noch immer von einer dichten Staub- und Gaswolke umgeben, die uns einen direkten Blick auf den Stern selber verwehren. Diese Sterne können allerdings mit Infrarot-Teleskopen nachgewiesen werden. Bei den wenigen jungen Sternen, die uns auch im sichtbaren Licht zugänglich sind, handelt es sich unter anderem um die bekannten Trapezsterne (Abb. 1). Es sind gerade diese Trapezsterne, die mit ihrem geringen Alter von nur 10.000 bis 100.000 Jahren für die Leuchtkraft der Gasmassen verantwortlich sind. Sie sorgen mit ihrer energiereichen Strahlung für die Ionisation der umgebenden Gase und damit für deren Emission. Im Umkreis von 5’ um diese vier Trapezsterne findet man etwa 300 weitere Sterne bis zur 17. Größe. Hier bildet sich ein junger offener Sternhaufen mit der bisher größten beobachteten Sterndichte überhaupt. Die Extinktion durch Staub von bis zu 10mag verhindert allerdings die direkte Sichtbarkeit der meisten Haufenmitglieder. Bleibt noch zu erwähnen, dass sich viele dieser jungen Sterne noch weit von der Hauptreihe des Hertzsprung-Russell-Diagramms entfernt befinden, d.h. mit ihrem zentralen Wassrstoffbrennen noch nicht das thermische Gleichgewicht erreicht haben.
Mit Hilfe des Hubble-Space-Teleskops (HST) sind Sterne in einer besonders frühen Entstehungsphase aufgenommen worden. Dabei konnten Akkretionsscheiben aus dichtem Staub nachgewiesen werden (Abb.2 +3). Der innerhalb dieser dichten Staubscheiben befindliche Protostern ist meist nur mit Infrarot-Teleskopen zugänglich. Nordwestlich des Trapezes befindet sich der so genannte "Becklin-Neugebauer- und Kleinman-Low-Komplex". Hier konnte ein Stern nachgewiesen werden, der einem engen Doppelsystem entstammt und von dort vor nur 4.000 Jahren herausgeschleudert wurde (Abb. 1).
In der Trapezregion (Theta¹ Orionis) befinden sich Sterne verschiedener Entwicklungsstadien. Man kennt inzwischen 50 unregelmäßig Veränderliche, deren tatsächliche Zahl vermutlich deutlich höher liegt. Die Perioden dieser Veränderlichen schwanken zwischen einigen Monaten und wenigen Minuten. Die extrem kurzperiodischen Veränderlichen können sich innerhalb weniger Minuten um mehrere Größenklassen verändern. Auch bei den bekannten Trapezsternen selber handelt es sich zum Teil um Veränderliche. Theta¹ Ori C ist dabei der Hauptverursacher, der zur Ionisation des Gases beiträgt. Theta¹ Ori A ist ein Bedeckungsveränderlicher mit einer Periode von 65 Tagen. Theta¹ Ori B, der schwächste der vier Trapezsterne dagegen, ist mit einer Periode von 6,47 Tagen gemessen worden. Bei Theta¹ Ori C ist die Veränderlichkeit übrigens noch nicht nachgewiesen worden. Mit Hilfe des HST gelang es weiterhin innerhalb der Trapezregion Braune Zwerge nachzuweisen. Braune Zwerge werden zwar zu den Sternen gerechnet, haben jedoch mit der nur 80-fachen Masse des Jupiters keine atomare Fusion zünden können.
Die Verteilung der Elemente innerhalb des Orionnebels ist typisch für Ha-Regionen wie dieser. Mit 25.000.000 Atomen pro Kubikdezimeter dominiert der Wasserstoff, 2.500.000 Atome bringt Helium und mit 5.000 Atomen pro Kubikdezimeter schlägt Stickstoff zu Buche. Neon, Argon und Fluor sind nur in sehr geringen Dosierungen vertreten.
Wie eingangs schon gesagt, gehören zur gesamten Molekülwolke weitere bemerkenswerte Regionen. Messier 43, eigentlich ein kleiner Ausläufer nördlich des Orionnebels, wird nur durch den dort vorhandenen Staub vom eigentlichen Orionnebel abgetrennt. Oder besser gesagt, der Licht absorbierende Staub verhindert uns den Blick auf die leuchtenden Gasanteile. M 43 wird auch als der kleine Orionnebel bezeichnet.
Unmittelbar nördlich an den Orionnebel angrenzend findet man den schönen Reflexionsnebel NGC 1977. Hier ist es der kalte Staub, der das Licht der eingebetteten hellen Sterne zerstreut und als blaue Nebelregion sichtbar macht. Tiefe H-Alpha-Aufnahmen zeigen jedoch, dass auch hier im Inneren ein Großteil an roter Wasserstoffemission entsteht.

Der Pferdekopfnebel, Barnard 33 und seine Umgebung
Dicht beim südöstlichen Gürtelstern Alnitak (Zeta Ori) befindet sich eine weitere Ha-Region. IC 434 ist eine ausgedehnte Wasserstoffwolke, in die ausgeprägte Staubformationen hineinragen. Die Wasserstoffwolke selber wird durch Sterne, die hinter diesen dunklen Staubwolken verborgen sind, ionisiert und damit zum Leuchten angeregt. Hier sind wir nun wiederum bei einem der meist fotografierten Objekte. Würde ein Ausläufer dieser dunklen Wolken nicht so eine markante Figur gebildet haben, würde sich vermutlich kaum jemand so ausführlich damit beschäftigt haben. Klar, es geht um den Pferdekopfnebel Barnard 33. Der Amerikaner Edward Barnard hatte dieses markante Objekt Anfang des 20. Jahrhunderts entdeckt. Diese dunklen Wolken aus Staub sind der leuchtenden Ha-Region vorgelagert, nur dadurch werden sie für uns sichtbar. Sternwinde sorgen dafür, dass diese Staubformation in einigen Tausend Jahren wohl kaum noch als dieser Pferdekopf zu erkennen sein dürfte.
Östlich des Pferdekopfes befinden sich noch zwei Reflexionsnebel, die es wert sind, erwähnt zu werden: NGC 2023 und IC 435. Das dominierende Objekt dieser Region ist aber der nordöstlich des Pferdekopfes befindliche Emissionsnebel NGC 2024. Es ist ebenfalls eine Ha-Region. Von Süd nach Nord wird dieser verhältnismäßig helle Nebel von einem Staubgebilde durchzogen, das an einen Baum erinnert. Die hellen, flammenartigen Filamente haben diesem Gebiet aber den Namen Flammennebel eingebracht. Innerhalb der dunklen Staubgebiete hat man inzwischen die beiden Verursacher des Leuchtens ausmachen können. Es sind zwei B0-Sterne die im Staub verborgen, nur im Infrarot-Licht zu erkennen sind.
Beobachtern wird der Pferdekopf wohl nur unter extrem guten Bedingungen und mit großem Gerät zugänglich sein, der Flammennebel ist aber schon mit kleinem Refraktor unter guten Bedingungen erkennbar.
Weiter im Norden folgt noch der Reflexionsnebel Messier 78, der im Januar 2009 AdM war. (Bitte im AdM-Archiv nachsehen)
Alle bis hier beschriebenen Gebiete werden im Osten von einem Bogen leuchtenden Gases umgeben. Barnards Loop, wie dieser Bogen genannt wird, ist vermutlich der Überrest mehrerer Supernovaexplosionen (Abb. 8). Zu diesem Bogen sollte noch ein westlicher Teil gehören, denn eigentlich müssten wir einen Kreis erkennen können. Immerhin sind von dem westlichen Teil Bruchstücke erkannt worden. Ebenfalls haben es alle beschriebenen Gebiete gemeinsam, dass sie etwa die gleiche Entfernung zu uns haben. Wie so oft ist aber auch hierbei keine absolute Angabe zu finden.. Wir können davon ausgehen, dass sich die Entfernung zwischen 1.300 Lj und 1.500 Lj bewegt.
Beobachtern und Fotografen bieten die Regionen im Orion enorme Möglichkeiten immer wieder neue Einzelheiten zu entdecken. Nicht grundlos werden diese Highlights am Winterhimmel Jahr für Jahr aufs Neue von Fotografen und Beobachtern aufgesucht.

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Abb. 1: Theta-Orionis, Das Trapez im Orionnebel, Hubble-Space-Teleskop. Abb. 2: Protoplanetare Scheiben junger Sterne, gesehen von der Kante (edge on), Hubble-Space-Teleskop.
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Abb. 3: Protoplanetare Scheiben junger Sterne, auf die Scheibe gesehen (face on), Hubble-Space-Teleskop. Abb. 4: Heiko Hillenbrand, Messier 42 / NGC 1977, Canon EOS 20D, 8"-Newton f/5, 1 x 1 min, 1 x 2 min, 1 x 3 min, 1 x 4 min, 1 x 5 min, 1 x 7 min,  ISO 800, aufgenommen am 8.2.2008 in Münnerstadt/Nordbayern.
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Abb. 5: Harald Strauß, Messier 42, Starlight SXV-H9, 14"-Hypergraph mit f = 1090 mm. Das reine RGB-Bild wurde 630/600/780 Sekunden ohne Binning belichtet. Aufgenommen am 29.12.2006 auf der 860 m hoch gelegenen Gahberg-Sternwarte am Attersee. Abb. 6: Günter Kerschhuber, Messier 42 / NGC 1977. Starlight SXV-H9, TeleVue NP 101 mit 540 mm Brennweite. Aufgenommen am 29. Januar 2006, AAS/Sternwarte Gahberg. Das LRGB-Bildes von M 42 wurde 121/14/19/27 Minuten belichtet. NGC 1977 wurde ebenfalls als LRGB-Bild – 147/19/28/38 Minuten belichtet. Hierbei wurde das L-Bild nicht gebinnt, die R-, G- und B-Auszüge erfolgten im 2-fachen Binning-Modus. Dazu kam vom Trapez ein RGB-Bild ohne Binning mit 5/5/7 Minuten.
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Abb. 7: Christian Rusch, Messier 42 / NGC 1977. Canon EOS 20Da, Takahashi FS60C mit f = 266 mm. Die Belichtungszeiten erstreckten sich auf 1 x 2 s, 1 x 8 s, 2 x 30 s, 4 x 2 min und 8 x 8 min. Aufgenommen am 27.12.2006, Hochalp in 1100 m Höhe (Ostschweiz). Abb. 8: Robert Pölzl, Orion-Zentralregion und Barnards Loop; Sigma-Objektiv mit f = 105 mm, abgeblendet auf Blende 4, Canon EOS 350Da. Bei ISO 800 wurde 1 x 1 min, 1 x 2 min und 8 x 5 min belichtet. Aufgenommen am 8.1.2008, St. Hemma/Steiermark.
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Abb. 9: Hansjörg Wälchli, Pferdekopfregion. Borg ED D = 125 mm, f = 640 mm, Canon EOS 10D. 6 x 15 min bei ISO 800. Aufgenommen am 7.1.2005, Gurnigelpass (1600 m ü. NN). Abb. 10: Christian Rusch, Orionnebel und Pferdekopf-Region (Mosaik). Takahashi FS60C  f = 355mm, Canon EOS 20Da; 4 mal 10 x 8 min total 5 Std 20 min, ISO800; Aufgenommen am 28/29.12.08 und 29/30.12.08; Hochalp 1500m / Hochhamm Ostschweiz.
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Abb. 11: Bruno Mattern, IC 434 und Pferdekopf. 12"-Meade ACF, GEG f/6,3, 2000mm, EOS 20Da, 6 x 7 min Abb. 12: Eduard von Bergen, Pferdekopf über einen Zeitraum von 10 Jahren. Die Collage zeigt die in den 10 Jahren sich verändernden Aufnahmetechniken und Möglichkeiten. Angefangen wurde mit einer einfachen CCD-Kamera an einem 8"-SC, weitere Aufnahmen geschahen mit der EOS 10D und 20Da an unterschiedlich großen Teleskopen. Das letzte erzielte Bild stammt von einer Research-CCD an einem 40cm großen Cassegrain.
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Abb. 13: Mark Hellweg, Pferdekopfnebel. Tak FS102NSV, f/8, Canon EOS 20Da. 14 x 600 s + Ha: 15 x 600 s, 800 ASA (ISO 800) Ha:1600 ASA. Bemerkung: Das H-alpha-Bild wurde als Rotkanal und Luminanzbild verarbeitet. Es wurde ein Astronomik H-alpha Filter mit einer Halbwertsbreite von 12nm verwendet. Abb. 14: Mark Hellweg, Orionnebel. Tak FS102NSV, f/8, Canon EOS 20Da. Belichtungen: 12 x 1 s ISO 800, 12 x 20 s,ISO 400, 15 x 120 s, ISO 1600, 10 x 300 s, ISO 800, 7 x 300 s, ISO 1600, 5 x 480 s, ISO 1600.
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Abb. 15: Harald Strauß, NGC 1977. Starlight SXV-H9, 14"-Hypergraphen mit f = 1090 mm, L  15 x 240 s ohne Binning, R: 12 x 76 s, G: 12 x 90 s, B: 13 x 20 s; R,G,B: im 2-fach Binning Abb. 16: Mark Achterberg, Orionnebel, 10-Zoll-Newton, ALccd6c-CCD-Kamera mit IDAS-LPS-P2-Filter; 20 x 300 s, 15 x 120 s, 15 x 30 s, 10 x 15 s; Aufgenommen am 02.01.2009 ab 23:10 Uhr; bei -13°C aus dem lichtgeplagten Berlin heraus.
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Abb. 17: Walter Gröning, Pferdekopfregion; 20 Zoll, f = 1500 mm, SBIG STL-11000M; LRGB (je 1 x 7 min), ohne Binning. Aufgenommen am 04.01.09; IAS-Observatory, Hakos, Namibia Abb. 18: Stefan Hahne, Pferdekopf- und Flammennebel mit Pentax SDUFll-Refraktor 100mm f/4, SBIG ST-2000; H-Alpha + RGB, H-Alpha / Luminanz 4 x 600 s belichtet; RBG jeweils 4 x 300 s belichtet. Aufgenommen am 24.12.2006.
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Abb. 19: Heiko Hillenbrand, Flammennebel und Pferdekopfnebel; Celestron Newton 8" f/5 (f = 1000 mm), Canon EOS 20D modifiziert und Baader Koma-Korrektor; 5 x 10 min bei ISO 800; Aufgenommen am 28.12.2008 in Münnerstadt/Nordbayern. Abb. 20: Alexander Hornung, Orion-Nebel. AstroPhysics 155 mm f/7 mit Fokalreduktor, Canon 20Da bei ISO 800. 4 x 10 min (+ Dunkelbild). Aufgenommen am 05.10.2008, Gasthof Fichtenheim (ITT 2008) Emberger Alm in Kärnten.
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Abb. 21: Manfred Konrad, Orionnebel und NGC 1977 als Mosaik. 12"-Newton bei f/4, Canon EOS 300DAstro; M 42 mit 18 x 300 s, 10 x 120 s, 5 x 60 s, 5 x 30 s, 5 x 15 s sowie NGC 1977 mit 20 x 300 s,alle bei ISO 800. Abb. 22: Gerald Willems, Orionnebel Zentrum. 12"-Newton bei f/5,7, Atik 16HR. 18 x Ha + 10x [O III]  je 5 min.
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Abb. 23: Gerald Willems, Orionnebel Zentrum. 12"-Newton bei f/5,7, Atik 16HR. L: 5 x 5 min + 5 x 15 s ohne Binning, RGB: je 5 x 1 min im 2-fach Binning. Abb. 24: Dieter Willasch, Flammen- und Pferdekopfnebel. TMB 80 x 0.8 TeleVue Reducer / Flattener, Hutech modifizierte Canon EOS 30D. Huckepack auf LX 200 GPS 10 Zoll und äquatorialer Polhöhenwiege. 40 x ISO 800-5min Astronomik UHC Filter,19 x ISO 800-5min LPS Filter.
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Abb. 25: Dieter Willasch, Großer Orion Nebel, Weitwinkel TMB 80 x 0.8 TeleVue Reducer/Flattener, QHY8/ALccd 6c, Huckepack auf LX 200 GPS 10 Zoll und äquatorialer Polhöhenwiege. 51 x 5min IDAS LPS-Filter. Abb. 26: Rolf Kraft, Pferdekopfnebel – Flammennebel. Newton-Reflektor 6 Zoll, Atik-16 HR. L: 4 x 360 s ohne Binning, R: 3 x 360s 2-fach Binning, G und B je 3 x 200 s 2-fach Binning.

Quellen:
Ronald Stoyan: Deep Sky Reiseführer, Oculum-Verlag, 3. Auflage 2004
Ronald Stoyan, Stefan Binnewies, Susanne Friedrich: Atlas der Messier-Objekte
Thorsten Neckel: Astronomie für Alle, Schönheiten der Milchstraße
Klaus-Peter Schröder: Die schönsten Nebel des Winterhimmels, SuW 1/09
Peter Riepe, Die Nebellandschaft im Orion, Journal für Astronomie 1/2009
Erich Karkoschka: Atlas für Himmelsbeobachter

http://www.epsilon-lyrae.de/Doppelsterne/Trapez/ThetaOrionis.htmlhttp://www.maa.clell.de/Messier/E/More/m042_h5.htmlhttp://www.astronews.com/news/artikel/2006/01/0601-016.shtml