Januar/Februar 2012: Die Plejaden, das Siebengestirn

10. Januar 2012 - g.grutzeck

Unter den vielen offenen Sternhaufen unserer Milchstraße [1] sind die Plejaden ein äußerst beliebtes Beobachtungsobjekt. M 45 – so die Nummer im bekannten Messier-Katalog – ist im Herbst ein unübersehbarer Glanzpunkt (Abb.1), der die heraufziehenden Wintersternbilder ankündigt. Schon in den Aufzeichnungen der Römer und Griechen werden die Plejaden erwähnt, und bei den Azteken und Majas hatte der mitternächtliche Meridiandurchgang eine kulturelle Bedeutung. Wer mehr über historische Fakten zu den Plejaden erfahren möchte, lese im AdM für Januar 2010 nach, dort konnte Oliver Schneider viele Details zusammentragen [2]. Dieses AdM knüpft daran an und vermittelt astrophysikalische Tatsachen – und neue Bilder.

In unseren Breiten kulminiert der helle Sternhaufen in einer Höhe um 63°. Ende November geschieht das gegen Mitternacht. Mit dem bloßen Auge sind ungefähr sieben Sterne zu sehen, daher auch der Name “Siebengestirn”. Allerdings sollen Beobachter mit guten Augen bis zu 14 Einzelsterne erkennen können. Dagegen ist die Gesamtzahl aller Plejadensterne kaum exakt zu bestimmen. Werden in [3] 100 Einzelsterne genannt, so ist im klassischen Werk für Amateurbeobachter von "wahrscheinlich mehr als 500" die Rede [4]. Bereits im Jahre 1876 verzeichnete Max Wolf am Pariser Observatorium auf einer Fotografie 625 Sterne bis zur 14. Größe. Sie sind überwiegend weiß bis blau, die hellsten sind blaue Riesen (Abb. 2 – 7). Das lässt bereits den Schluss zu, dass die Plejaden relativ jung sind. Schätzungen liegen zwischen 20 und 60 Millionen Jahren [5]. Ein vergleichsweise hohes Alter um 100 Millionen Jahre wird von [6] angegeben.

Für Astrofotografen und visuelle Beobachter stellt sich sofort die Frage: Gibt es in den Plejaden auch rote Sterne? Schauen wir uns das Farbenhelligkeitsdiagramm (FHD) der Plejaden an (Abb. 8). Auf der Rechtsachse sind die Farbindizes B-V aufgetragen, also Blauhelligkeit B minus visuelle Helligkeit V. Die Farbindizes repräsentieren tatsächlich die Farben der Sterne: Von B-V = 0,0 mag bis B-V = 1,6 mag erstrecken sich die Farben blau bis rot. Auf der Hochachse erkennen wir die scheinbaren visuellen Helligkeiten V in mag. Das FHD zeigt also, wie die Helligkeiten der Plejadensterne über ihre Farben verteilt sind. Klar zeichnet sich die Verteilung entlang einer breiten Diagonale ab. Der Astronom spricht von der "Hauptreihe". Folglich sind die Plejadensterne durchweg Hauptreihensterne, sie wandeln in ihrem Kern Wasserstoff in Helium um. Rote Riesen haben sich noch nicht bilden können, sonst würde man – wie bei den alten Kugelsternhaufen – den "Riesenast" im FHD erkennen [7]. Also: Helle rote Sterne gibt es in den Plejaden nicht, aber schwächere von 14 mag und weniger. In lichtstarken Teleskopen sind solche Magnituden visuell wahrnehmbar, aber die vielen gleißend hellen blauen Sterne der Plejaden überstrahlen sie doch. Eine Astroaufnahme sollte – wenn sie farblich ordentlich kalibriert ist – die schwachen roten Hauptreihensterne zeigen.

Die Koordinaten (2000.0) der Plejaden lauten: α = 03h 47,0m und δ = +24° 07′. Ihr scheinbarer Durchmesser beträgt 110′. Die Entfernung wurde zu etwa 430 Lj bestimmt [8], so dass der wahre Plejadendurchmesser nahezu 14 Lj erreicht. Es gibt aber noch größere Exemplare, zum Beispiel M 35 mit 24 Lj. Durchmesser oder gar Chi Persei, der es auf knapp 70 Lj bringt [9].

Ein wesentliches Merkmal der Plejaden sind faserige Nebel, die den gesamten Komplex einhüllen. Um die hellsten Einzelsterne (Tab.1) herum erscheinen sie besonders kräftig und tragen den Namen des zugehörigen Sterns. Der auffälligste ist der "Merope-Nebel", der sich ungefähr 20′ nach Süden erstreckt (Abb. 9). Sein Filamentmuster hat eine kurvenförmige Gestalt, was an Magnetfeldlinien erinnert. Zwischen Merope und der nordwestlich gelegenen Elektra ziehen sich einige dünne Nebelstreifen geradlinig in Ost-West-Richtung. Dagegen erscheinen zwischen Merope und der nordöstlich gelegenen Alcyone einige eher wolkige Nebel.

Der kuriose kleine, aber helle Nebel IC 349 liegt 30" südlich von Merope im Meropenebel. Er ist etwa 15" ausgedehnt und unterscheidet sich durch seine wolkige Struktur deutlich von den Strähnen des restlichen Meropenebels. Die Nähe zum hellen Stern macht die Fotografie wegen der Überstrahlung problematisch. Mithilfe von Kurzzeitbelichtungen kann IC 349 kontrastreich "hervorgekitzelt" werden (Abb. 10). Über diese neue astrofotografische Methode, bei der die besten Einzelbilder eines Videofilms verwendet werden, wird Ralf Burkart/Kreuels im VdS-Journal Nr. 41 berichten. Abb. 11 beweist, dass die Großteleskope nicht mehr Details hergeben, als das Seeing es erlaubt. Am 4-m-Teleskop des Kitt Peak Observatory wurde IC 349 einer Spektralanalyse unterzogen. Die Radialgeschwindigkeit des Nebelchens unterscheidet sich merklich von der Radialgeschwindigkeit der Plejadensterne. Damit wurde eindeutig gezeigt, dass der kleine Nebel kinematisch (d. h. von seiner Bewegung her) nicht zu den Plejaden gehören kann. Untersuchungen im Infraroten ergaben, dass IC 349 auch kein Herbig-Haro-Objekt darstellt [10]. Im Inneren wurde nämlich keine IR-Quelle stärker als 0,25 Sonnenleuchtkräfte gefunden. IC 349 ist also kein Sternentstehungsgebiet. Folglich bewegt sich die Staubwolke eigenständig durch die Plejaden.

Schon 1912 hat der Astronom V.M. Slipher am Lowell Observatory festgestellt, dass die Plejadennebel dasselbe Spektrum wie die eingebetteten Sterne aufweisen. Alle Plejadennebel sind folglich Reflexionsnebel, sie streuen und reflektieren das Licht der jungen, blauen Sterne. Daher erscheinen die Plejadennebel auf lang belichteten Farbaufnahmen ebenfalls leuchtend blau. Aus den Spektraltypen B6 bis B8 (Tab.1) leitet der Astronom ab, dass die Plejadensterne mit 12.000 bis 15.000 K Oberflächentemperatur nicht heiß genug sind, um die einhüllenden Nebel mit genügend energiereichem UV-Licht zur Emission von Licht anzuregen. Rot leuchtende Wasserstoffnebel fehlen also – nicht, weil kein Wasserstoff um die Plejaden herum vorhanden wäre, sondern weil der Wasserstoff nicht ionisiert werden kann.

Im Umfeld der Plejaden liegen große Mengen an staubförmigem und molekularem Material, das unsere Milchstraße in unregelmäßiger Verteilung durchzieht (Abb. 12). Im weiten galaktischen Sternfeld leuchtet diese interstellare Materie bräunlich, weil sie das Licht der gelblichen bis rötlichen Bulge-Sterne reflektiert. Wie aber aus Abb. 12 und besonders schön aus Abb. 13 erkennbar wird, nehmen die bräunlichen Wolken in der Nähe der Plejaden die bekannte blaue Färbung an. Dieses Phänomen ist beispielsweise auch am Reflexionsnebel NGC 7023 im Cepheus eindeutig festzustellen.

Sternhaufen, die von Nebeln umgeben sind, sind auch meist aus dieser Materie hervorgegangen. Im Falle der Plejaden scheint das aber anders zu sein. Eine Theorie lautet, dass der Sternhaufen gegenwärtig eine interstellare Molekülwolke durchquert [11], was durch Abb. 12 und 11 deutlich untermauert wird. Als Bestätigung wurde festgestellt, dass die Plejaden als gesamter Sternhaufen eine “Bewegungsgruppe” bilden. Der Sternhaufen wandert mit einer Geschwindigkeit von etwa 40 km/s (nicht “ka em es”, sondern “Kilometer pro Sekunde”) nach Südsüdosten. Das sind 5,5´´ pro Jahrhundert. In 32.700 Jahren verschieben sich die Plejaden also um Vollmondbreite.

Die visuelle Beobachtung der Plejaden ist schon in kleinen Fernrohren ein Erlebnis. Zeigt ein 60-mm-Refraktor bereits Sterne bis zur 11. Größe, so wird die Beobachtung mit einem Instrument von 200 mm Öffnung zum Genuss. Hiermit steigt die Grenzgröße auf 14 mag, bei einer kleinen Vergrößerung um 40-fach und gleichzeitig großem Gesichtsfeld um 2° ist die Fülle der Plejadensterne überwältigend.

Von der Flächenhelligkeit her ist die Beobachtung der Plejadennebel grundsätzlich kein Problem, sie gestaltet sich in der Praxis jedoch schwierig. Erstens sind helle Sterne selbst bei vielen teuren Teleskopen von Halos umgeben, zweitens überstrahlen sie die Nebel, und drittens können sie im Okular störende Reflexe erzeugen. Ein Tipp aus der Praxis: Wird der Stern Merope nach Norden aus dem Gesichtsfeld herausgefahren, so hebt sich der Merope-Nebel im Weitwinkelokular eines 200-mm-Reflektors bei mittleren Vergrößerungen klar vom Untergrund ab.

Bild 1 Bild 2
Abb. 1: Peter Knappert nahm am 04.01.2011 diese Weitwinkelansicht des Herbsthimmels mit dem California-Nebel im Perseus und den Plejaden im Taurus auf (Norden links). Kamera: Canon 30d (H-Alpha modifiziert) mit Objektiv Canon EFL 24-105 bei Blende 4,5. Belichtung bei 40 mm effektiver Brennweite: 10 x 7 min bei ISO 800. Ein Filter des Typs IDAS-LP2-FF diente zur Unterdrückung des aufgehellten Nachthimmels. Aufnahmeort war der private Garten in Villingen-Schwenningen in 800 m Höhe. Abb. 2: Michael Manthey nahm die Plaejaden am 21./22.10.2009 auf. Es handelt sich um ein Komposit aus 96 Bildern, aufgenommen über einen Zeitraum von 2 Stunden. Aufnahmeort: Fägswil, Zürich, Schweiz (550 m ü. NN), Teleskop: ASA Astrograph N8" f/3,6 auf Montierung ASA Direct Drive Mount DDM60 Pro, Kamera: Canon EOS 20Da bei ISO 800, 32 x 15 s, 32 x 30 s und 32 x 60 s.
Bild 3 Bild 4
Abb. 3: Markus Pfenicher nahm M 45 am Alten Alhaus in der Steiermark auf 1650 m Höhe auf. Aufnahmeoptik war ein Acuter 90/900 ED (Skywatcher) auf einer Montierung Skywatcher EQ6. Die Kamera, eine unmodifizierte Canon EOS 40D, ist in ihrer Rotempfindlichkeit etwas herabgesetzt. Nachgeführt wurde mit einem Autoguider SBIG ST-4 durch einen FH-Refraktor 102/500 (Skywatcher). Am 25.10.2009 wurden vier Einzelbilder mit ISO 1600 zu je 10 min belichtet, ein Bild mit ISO 1250 zu 8 min und noch ein Bild mit ISO 800 zu 8 min. Dazu gab es 5 Darks und 20 Flats.# Abb. 4: Antonius Recker richtete am 24.09.2011 einen 6"-Newton 1:5 auf die Plejaden. Belichtet wurde 13 x 600 s mit einer Canon 40D bei ISO 400. Aufnahmeort: Sternenwelt Vogelsberg.
Bild 5 Bild 6
Abb. 5: Karsten Möller gelang am 21.10.2011 in Lauterbach/Hessen dieses Bild der Plejaden. Dazu setzte er seinen Refraktor SW ED 80 Pro bei 510 mm effektiver Brennweite ein (= Blende 6,2). Kamera war eine unmodifizierte Canon EOS 400 D. Belichtet wurde 11 x 8 min, 6 x 3 min und 1 x 5 min bei ISO 1600. Abb. 6: Die Aufnahme von Alexander Weis datiert vom 25.11.2011. Hier wurde ein Apochromat (William Megrez 72 Dublet) plus TS-Flattener in Verbindung mit einer Canon EOS 1000Da zum Einsatz gebracht. Zur Reduktion des Streulichts (Vorort von Köln!) wurde ein CLS-Clipfilter von Astronomik verwendet, die Nachführung erfolgte an einem 8×50-Sucher mit einem Lacerta MGEN Autoguider. Insgesamt 35 Bilder zu je 320 Sekunden bei ISO 800 wurden mit Regim kombiniert und farbkalibriert. Die weitere Bearbeitung erfolgte in Photoshop.
Bild 7 Bild 8
Abb. 7: Statt seines 12"-Newtons setzte Ralf Thiele eine Canon 1000Da mit Objektiv Canon EF L II 2,8/70-200mm bei Blende 3,2 u. f = 200 mm auf seine schwere Montierung und belichtete 13 x 3,5 min bei ISO 800. Dabei war keine Nachführkontrolle nötig! Abb. 8: Farbenhelligkeitsdiagramm von M 45 nach [4]. Die Helligkeiten der Plejadensterne sind in Abhängigkeit von ihrer Farbe nicht wahllos verteilt, sondern in der “Hauptreihe” angeordnet. Alle Hauptreihensterne fusionieren in ihrem Kern Wasserstoff zu Helium.
Bild 9 Bild 10
Abb. 9: Hartmut Bornemann fotografierte die Plejaden mit einem 150-mm-Apochromaten TOA von Takahashi f/7,3 und einer CCD-Kamera ML8300 von Finger Lakes Instrumentation. Der LRGB-Filtersatz stammt von Astronomik. Das LRGB-Bild wurde 55/45/35/45 min belichtet. Abb. 10: IC 349 im Meropenebel. Bildautor Ralf Burkart/Kreuels hat das Nebelchen in einem Videofilm ca. 1000-mal 5,76 s belichtet. Das Teleskop war ein 10"-Newton mit f = 1250 mm, als Kamera wurde die alte DMK 21AU 04 eingesetzt. Kein Komakorrektor wurde verwendet, kein Filter, kein Guiding. Das Seeing war gar nicht sonderlich gut, deshalb wurden nur ca. 500 Bilder verwendet. Das Filmchen wurde in Einzelbilder zerlegt und in DSS gemittelt, danach die Gradationskurve ein wenig hoch gezogen. Durch "unscharfe Maskierung" konnte Merope selber recht klein gehalten werden. Geschärft wurde in Fitswork mit "iterativer PSF Schärfung". Die Farbe stammt von einem früheren DSLR Versuch. 38 handverlesene Einzelbilder zu 15 s wurden hier verwendet.
Bild 11 Bild 12
Abb. 11: links: IC 349 in einer 45-minütigen Belichtung mit dem 4-m-Teleskop des Kitt Peak Observatory (nach [10], technische Aufnahmedaten fehlen). Datum: 2. November 1973, damals noch konventionell auf Astroplatte, denn es gab noch keine CCD-Kameras. Rechts: Ausschnitt aus Abb. 10. Die Amateur-Aufnahme zeigt keinesfalls weniger Details. Abb. 12: Werner Probst benutzte eine CCD-Kamera Moravian G2-8300FW an einem Objektiv Canon EF 200LII (200 mm Brennweite). Sein Aufnahmeort war Hochrindl/Kärnten (1600 m Höhe). Am 26.11.2011 belichtete er bei Blende 3,5 (Öffnungsverhältnis 1:3,5, focal ratio f/3,5) insgesamt 750 Minuten. Die Aufnahme erstreckte sich über zwei Nächte: 2/3 auf der Hochrindl, 1/3 in Mitterdorf/Gurktal.
Bild 13  
Abb. 13: Diese insgesamt 100-minütige Belichtung stammt von Stefan Binnewies und Rainer Sparenberg. Kamera war eine SBIG STL-11000, als Optik wurde ein Teleobjektiv f = 200 mm bei Blende 3,5 verwendet. Aufnahmeort war die über 2400 m hohe Gipfelzone des Roque de los Muchachos. Eigentlich sollte die kosmische Nebel-Szenerie noch länger belichtet werden, aber leider, denn … "Direkt danach", so die Bildautoren, "standen wir selbst im Nebel."  

 Tabelle 1

α (2000.0)
h  min  s

δ (2000.0)
°    ‘     "

mv
(mag)

Name

Spektraltyp

03 47 29

24 06 18

2,9

Alcyone

B7 III

03 45 54

24 33 17

5,6

Asterope

B8 V

03 49 10

24 03 12

3,6

Atlas

B8 III

03 44 48

24 17 22

5,4

Celaeno

B7 IV

03 44 52

24 06 48

3,7

Elektra

B6 III

03 45 50

24 22 04

3,9

Maja

B7 III

03 46 20

23 56 54

4,2

Merope

B6 IV

03 49 11

24 08 12

5,1

Pleione

B8 p

03 45 12

24 28 02

4,3

Taygeta

B6 V

Tab.1: Die hellsten Sterne der Plejaden (nach [4])
Literatur

[1] W. Götz: Die offenen Sternhaufen unserer Galaxis; J.A. Barth, Leipzig Heidelberg 1990
[2] Oliver Schneider (2010). Siehe http://www.vds-astro.de/astromotiv-des-monats-einzelansicht/datum/2009/12//januar-2010-m45-die-plejaden.html
[3] A. Hirshfeld, R.W. Sinnot: Sky Catalogue 2000.0 – Vol. 2; Sky Publishing Corporation/Cambridge University Press 1985
[4] R. Burnham jr.: Burnham´s Celestial Handbook (Vol. 3); Dover Publications, Inc., New York 1978
[5] V. Kasten: Von den Hyaden, Plejaden und anderen Sternhaufen; SuW 34, 811 (11/1995)
[6] G. Meynet, J.-C. Mermilliod, A. Maeder (1993). New dating of galactic open clusters; A&A Suppl. Ser. 98, 477-504
[7] Peter Riepe (2008). Siehe http://www.vds-astro.de/astromotiv-des-monats-einzelansicht/datum/2008/11//november-2008-kugelsternhaufen-teil-2.html
[8] K. Janes, D. Adler (1982). Open clusters and galactic structure; ApJ Suppl. Ser. 49, 425-446
[9] W. Becker, R. Fenkart (1971). A Catalogue of Galactic Star Clusters observed in three Colours; A&A Suppl. 4, 241-252
[10] J.C. Barentine, G.A. Esquerdo (1999). Barnard´s Merope Nebula (IC 349): An Interstellar Interloper; AJ 117, 1402-1407
[11] Malin, D.: A view of the Universe; Cambridge University Press, 1993