Januar 2011: Die benachbarte IC 342/Maffei-Galaxiengruppe Teil 4

19. Januar 2011 - g.grutzeck

Die benachbarte IC 342/Maffei-Galaxiengruppe

Teil 4: UGCA 86 und Cassiopeia 1

a) Das Ziel dieses Artikels besteht nach wie vor darin, dem Leser unserer Rubrik die einzelnen Mitglieder der IC 342/Maffei-Gruppe vorzustellen. Inzwischen ist jedoch die Informationsfülle, die per Internet zur originalen Fachliteratur zu bekommen ist, sehr groß geworden. Deshalb hat auch der Umfang dieser Artikelserie unvorhersehbar zugenommen.

b) Zu IC 342 und sogar zu Maffei 1 und 2 gab es noch Amateuraufnahmen. In diesem und den nächsten Teilen fehlen sie vollständig, weil die hier behandelten Galaxien äußerst schwierig nachzuweisen sind. Dennoch bleibe ich dabei, unsere Webseite zu nutzen, um auch einmal über eine dermaßen "exotische Objektgruppe" Infos aus der Fachwissenschaft für den Sternfreund lesbar und im Zusammenhang aufzubereiten.
Schon 1976 stellte der bekannte Galaxienforscher Gérard de Vaucouleurs fest, dass die M81/82-Gruppe eine Fortsetzung in Richtung Camelopardalis besitzt. Er nannte NGC 1560, NGC 1569, IC 342, IC 356, Maffei 1 und 2 sowie die Zwerggalaxien DDO 33,]38 und 39 [1]. Drei Jahre später unterteilten R.C. Kraan-Korteweg und G.A. Tammann die Uma/Cam-Galaxiengruppe in zwei Teilgruppen, die sie B1 und B2 nannten. B2 enthält die Galaxien um M 81 und M 82. Diese Gruppe habe ich in einem früheren AdM bereits ausführlich vorgestellt [2]. B1 indessen setzt sich aus den Galaxien IC 342, Maffei 1 und Maffei 2, UGCA 86, UGCA 92, UGCA 105, NGC 1569 und NGC 1560 zusammen. IC 342 bildet ihr Zentrum. Daher hat sich für die B1-Gruppe die Bezeichnung "IC 342/Maffei-Galaxiengruppe" durchgesetzt. Sie enthält nach dem Stand von 1999 nicht nur die vorgenannten acht Mitglieder, sondern insgesamt mindestens 16 mutmaßliche Einzelgalaxien [3], die sich auf ein Feld von 19° x 17° verteilen (Abb. 1). Dieses Feld liegt sehr nahe der galaktischen Ebene der Milchstraße, so dass sich die IC 342/Maffei-Gruppe hinter interstellarer Materie versteckt und nur sehr unscheinbar wirkt. Von daher sind beispielsweise im Himmelsatlas 2000 von W. Tirion [4] außer IC 342 und NGC 1569 keine weiteren Galaxien in diesem Gebiet abgebildet (Abb. 2).
Wenden wir uns nun den einzelnen Mitgliedern der IC 342/Maffei-Gruppe zu. Sowohl IC 342 als auch Maffei 1 und 2 wurden bereits vorgestellt [5, 6, 7]. Diesmal geht es zunächst um die Zwerggalaxien UGCA 86 und Cassiopeia 1 (Cas 1). Weitere Mitglieder der Gruppe werden in einem nachfolgenden Teil behandelt.
A.H. Rots berichtete 1979 über die radioastronomische Untersuchung von IC 342 bei 21 cm Wellenlänge (neutraler Wasserstoff H I). Dabei hatte er in der südöstlichen Ecke seines Feldes ein Störsignal bemerkt [8]. Dort konnte man weder einen Ausläufer von IC 342 noch eine H I-Quelle unserer Milchstraße erwarten. Eine visuelle Inspektion der roten POSS-Platten zeigte dann dort eine schwache Aufhellung. Die neu entdeckte Begleitgalaxie von IC 342 wurde zunächst A 0355+66 genannt (wegen der Rektaszension 1950 = 03 h 55 min und Deklination 1950 = +66°). Mit dem 91-m-Radioteleskop von Greenbank wurde A 0355+66 bei 10′ Auflösung näher untersucht. Der Radiodurchmesser ergab sich zu maximal 45´, also recht groß, halb so groß wie IC 342 selbst. Aus den Radiodaten folgte eine rechnerische Gesamtmasse von 14 Milliarden Sonnenmassen. Zur Untermauerung der Existenz der neuen Zwerggalaxie wurde der "Big Schmidt" des Mt. Palomar eingesetzt. Eine Breitband-Rotaufnahme auf Kodak III a-F, mit Wratten No. 25 gefiltert, zeigte A 0355+66 tatsächlich als eine klumpige, irreguläre Struktur. Erwähnenswert ist nun: Bereits im Jahre 1974 hatte Nilson die Entdeckung der Zwerggalaxie als Objekt Nr. 86 in seinem "Appendix zum UGC-Katalog" (UGCA) bekannt gegeben [9].
Karachentsev und Tikhonov beobachteten einige Jahre später IC 342, IC 10 und UGCA 86 mit dem sowjetischen 6-m-Teleskop [10]. Im Primärfokus verwendeten sie 1984/86 fotografische B- und V-Platten (blau und visuell), die bis 23,5 mag reichten. Bei Belichtungszeiten von 20 und 40 Minuten wurde in UGCA 86 eine Auflösung in Einzelsterne erreicht, so dass fotometriert werden konnte. Als Entfernung ergab sich 1,9 Mpc (± 20% wegen der starken Extinktion). Daraus folgerte man für IC 342 und UGCA 86 richtigerweise die Zugehörigkeit zur Maffei-Gruppe.
Für UGCA 86 selbst wurden zwei deutlich getrennte stellare Zonen gefunden, eine Kernregion und eine weitere südöstlich davon. Frühere Beobachter hatten zunächst vermutet, bei UGCA 86 könne es sich um zwei separate Teilgalaxien handeln, die zufällig in derselben Blickrichtung stehen [11]. Schauen wir uns eine POSS-Aufnahme im roten Licht an (Abb. 3), so ist das verständlich. Laut Karachentsev und Tikhonov ist das Erscheinungsbild von UGCA 86 jedoch mit IC 2475 oder NGC 2366 vergleichbar. Diese Galaxien weisen an ihren Rändern prominente Sternentstehungsgebiete mit ionisiertem Wasserstoff auf. Karachentsev und Tikhonov merkten auch an, dass tiefe Aufnahmen mit dem 2-m-Teleskop von Tautenburg klar ein zusammenhängendes Objekt zeigten. Dass die Details so schwach in Erscheinung treten, liegt zum Großteil daran, dass UGCA 86 im visuellen Spektralbereich durch die interstellare Materie der Milchstraße um 2,88 mag bzw. 93% geschwächt wird. Die Ausdehnung von UGCA 86 wurde mit 4,5´ angegeben.
Vier Jahre später richtete Karachentsev mit anderen Astronomen von La Palma aus das Nordic Telescope mit seiner Öffnung von 2,5 m auf UGCA 86 [12]. Bei sehr gutem Seeing (FWHM um 0,6") und 28 m Brennweite wurden tiefe CCD-Aufnahmen im Blau- und Infrarot-Bereich (B und I) belichtet. Der Chip von 1024 x 1024 Pixeln der Größe 24 Mikrometer ergab ein Feld von 3′ x 3′. Aus der Fotometrie konnte die Entfernung von UGCA 86 neu bestimmt werden, diesmal zu 2,6 Mpc. Die südöstliche stellare Zone ließ sich beeindruckend in zahlreiche Einzelsterne auflösen (Abb. 4). In diesem Gebiet haben Kingsburgh und McCall 1998 mit dem 2,1-m-Spiegel von San Pedro Martir (Mexiko) ein ausgedehntes H II-Gebiet mit bogenförmiger Struktur nachgewiesen [13]. Man erkennt es schon recht gut in Abb. 3, wenn man sich das Bild etwas vergrößert.
Buta et al. lieferten im Jahre 1998 eine Infrarotuntersuchung von UGCA 86 [3]. Das geschah an Hand von Aufnahmen mit dem Burrell Schmidt-Teleskop 600 mm / 900 mm f/3,5 des Kitt-Peak-Observatoriums. Am 15. November 1995 wurde 5 x 5 min auf einem Tektronixchip von 2048 x 2048 Pixeln belichtet. Der I-Filter hatte bei 824 nm sein Durchlassmaximum bei einer Halbwertbreite (HWB) von 195 nm. UGCA 86 ist eindeutig eine einzige Zwerggalaxie, die Theorie von zwei hintereinander liegenden Galaxien ist damit vom Tisch. Dem Bild nach kann UGCA 86 als Magellansche Spirale mit Kern angesehen werden. Die klumpige Zone am Südostrand – diesmal wegen der relativ kurzen Brennweite nicht aufgelöst – ist deutlich sichtbar und repräsentiert eindeutig den hellsten Bereich von UGCA 86 (Abb. 5). Die Aufnahme zeigt eine Längsausdehnung von 7,9′, so dass die Zwerggalaxie bei einer Distanz von angenommenen 2,6 Mpc eine echte Länge von knapp 6.000 pc bzw. 19.500 Lj hat.
Interessant war die Entdeckung von Cas 1 (Abb. 6). Das Objekt wurde von Blitz et al. (1982) entdeckt und als H II-Region BFS 22 publiziert [14]. Weinberger dagegen vermutete 1994 bei der Suche nach Galaxien in der galaktischen Ebene, es handele sich um eine stark gerötete irreguläre Zwerggalaxie in 4 – 5 Mpc Entfernung [15]. Der Beweis gelang radioastronomisch mit Hilfe des 100-m-Teleskops von Effelsberg [16]. Am Ort des Objekts wurde neutraler Wasserstoff H I in einer Menge von etwa 100 Millionen Sonnenmassen gefunden. Die Messung der Radialgeschwindigkeit ergab nur 35 km/s, was mit einer nahen Entfernung von 3 Mpc in Einklang steht. Die hellste von drei vermuteten H II-Regionen konnte mit dem 1,82-m-Teleskop von Asagio spektrografiert werden. Emissionen in H-Alpha und [S II] wurden nachgewiesen, was auf kürzliche Sternentstehung schließen lässt. Eine hoch aufgelöste Untersuchung mit dem Very Large Telescope im Jahre 2000 bestätigte die Daten von [16] und ergab, dass Cas 1 ungefähr 2,2 Milliarden Sonnenmassen besitzt [17]. Sie ist vom Aufbau und ihrer Gestalt vergleichbar mit den lokalen Zwerggalaxien IC 1613 und Sextans A. Wie weit die Wasserstoffscheibe von Cas 1 über das optische Bild hinausreicht, zeigt Abb. 7. Hier habe ich die Radiomessung von [17] maßstabsgerecht dem POSS-Bild überlagert.
Cas 1 wurde auch mit dem Nordic Telescope auf La Palma untersucht, im selben Zeitraum und mit derselben Aufnahmetechnik wie UGCA 86 [12]. Natürlich gelang die Auflösung in Einzelsterne (Abb. 8). Aus den fotometrischen Daten wurde eine Entfernung von 1,7 Mpc gewonnen. Dies ist erheblich geringer, als man es aus den vorweg beschriebenen Messungen kannte. Aber genau daran zeigt sich das Problem, wenn dichte interstellare Materie die Objekte verhüllt. Weinberger und Saurer spektroskopierten 1998 die hellste H II-Region in Cas 1 und stellten einen ungewöhnlich hohen Anteil an [O III] fest [18]. Aus dem Intensitätsverhältnis H-Alpha/H-Beta ermittelten sie eine visuelle Absorption von 2,5 mag, was einem Lichtverlust von 90% entspricht. Die Infrarotaufnahmen von Buta (1998) zeigen für Cas 1 eine Ausdehnung von 3,6´, so dass die Zwerggalaxie bei einer angenommenen mittleren Entfernung von 3 Mpc auf einen wahren Durchmesser von 3100 pc kommt, was etwa 10.200 Lj entspricht.
Im geplanten fünften Teil werden die "Dwingeloo-Galaxien" vorgestellt.

Objekt

andere
Bezeichnung

Typus

Entdeckung

V(hel)
km/s

V (mag)

RA (2000)
h   min   s

DEK (2000)
°  ‘  "

Cas 1

LEDA 100169

IAB(s)m

Weinberger 1994/95

+35

13,97

02 06 08

+69 00 36

Maffei 1

UGCA 34

E3

Maffei 1968

-87

11,14

02 36 35

+59 39 17

Maffei 2

UGCA 39

SAB(rs)bc

Maffei 1968

-23

12,41

02 41 55

+59 36 14

IC 342

UGC 2847

SA(s)cd

Denning 1895

+25

8,31

03 46 49

+68 05 47

UGCA 86

A 0355+66

SAB(s)m

Nilson 1974

+80

11,89

03 59 49

+67 08 38

Daten der bisher behandelten Galaxien der IC 342/Maffei-Gruppe, nach [3].

Bild 1 Bild 2

Abb. 1: Die Galaxien der IC 342/Maffei-Gruppe sind über ein Feld von 19° x 18° verteilt [3].

Abb. 2: Das entsprechende Sternfeld im Bereich Cassiopeia/Camelopardalis, entnommen [4]. Die Orientierung ist wie in Abb. 1 gewählt, so dass der galaktische Äquator parallel zur Bildlängskante läuft.
Bild 3 Bild 4
Abb. 3: POSS-Bild von UGCA 86, Kontrast leicht angehoben. Abb. 4: Der knotige Südostbereich von UGCA 86 wurde mit dem Nordic Telescope auf La Palma in zahlreiche Einzelsterne aufgelöst. Einzelbild von 80" x 90", 10 Minuten belichtet, gefiltert im I-Band. Für einige Sterne sind die V-Helligkeiten nach [10] eingezeichnet.
Bild 5 Bild 6
Abb. 5: UGCA 86, entnommen [3]. Der gelbe Balken ist 3′ lang. Abb. 6: OSS-Bild von Cassiopeia 1, Kontrast leicht angehoben.
Bild 7 Bild 8
Abb. 7: Die H I-Verteilung um Cassiopeia 1 zeigt die Ausdehnung der Zwerggalaxie. Dem POSS-Bild sind die Konturen der Radiomessung von [17] überlagert. Abb. 8: Cassiopeia 1, aufgenommen mit dem Nordic Telescope auf La Palma [12]. Die irreguläre Zwerggalaxie ist in Einzelsterne aufgelöst.

Quellen
[1] de Vaucouleurs G.: Nearby groups of Galaxies. In: Stars and Stellar Systems, Vol. IX, chapter 17, 1976
[2] P. Riepe (2008). Astromotiv des Monats. Die M81-Gruppe, Teil 1: Die zentralen Galaxien; http://www.vds-astro.de/
[3] R.J. Buta, M.L. McCall (1999). The IC 342/M ffei group revealed; ApJ Suppl. Ser. 124, 33
[4] W. Tirion: Sky Atlas 2000.0; Cambridge University Press / Sky Pblishing 1989
[5] P. Riepe (2010). Astromotiv des Monats. Die benachbarte IC 342/Maffei-Galaxiengruppe, Teil 1: Die Spiralgalaxie IC 342; http://www.vds-astro.de/
[6] P. Riepe (2010). Astromotiv des Monats. Die benachbarte IC 342/Maffei-Galaxiengruppe, Teil 2: Die wahre Ausdehnung von IC 342; http://www.vds-astro.de/
[7] P. Riepe (2010). Astromotiv des Monats. Die benachbarte IC 342/Maffei-Galaxiengruppe, Teil 3: Maffei 1 und 2; http://www.vds-astro.de/
[8] A.H. Rots (1979). A companion for IC 342.; Astron. & Astrophys. 80, 255-259
[9] Nilson, P.: Catalogue of Selected Non-UGC Galaxies, Uppsala Astron. Obs. Rep. 5, 1974
[10] I.D. Karachentsev, N.A. Tikhonov (1993). Photometric distances to the nearby galaxies IC 10, IC 342, and UGCA 86, visible through the Milky Way; A&A Suppl. Ser. 100, 227
[11] A. Saha, J.G. Hoessel (1991). UGC-A86: a local group galaxy candidate; Astron. Journal 101, 465
[12] I. Karachentsev et al. (1997). Revised photometric distances to nearby dwarf galaxies in the IC 342/Maffei complex; Astron. & Astrophys. Suppl. Ser. 124, 559
[13] R.L. Kingsburgh, M.L. McCall (1998). Automatic determination of unbiased luminosity functions for H II regions. II. Four nearby dwarf galaxies; AJ 116, 2246
[14] L. Blitz et al. (1982). Catalogue of CO radial velocities toward galactic HII regions; Astrophys. Journal Supp. 49, 183
[15] R. Weinberger (1995). New interesting objects discovered in optical sky surveys; PASP 107, 58
[16] W.K. Huchtmeier et al. (1995). Two new possible members of the IC342-Maffei1/2 group of galaxies; Astron. & Astrophys. 293, L33-L36
[17] K.B. Marvel, E.M. Wilcots (2000). H I imaging of Cassiopeia I; Astron. Journal 120, 2038
[18] R. Weinberger, W. Saurer (1998). A bright emission region in the new nearby dwarf irregular galaxy Cassiopeia 1; Astron. & Astrophys. 332, 523