Mai/Juni 2012: Der Supernova-Überrest IC 443

31. Juli 2012 - g.grutzeck

Bei der Suche nach Objekten am Wintersternenhimmel außerhalb der üblichen Bekannten wie dem Orionnebel oder dem Rosettennebel kann einem schon einmal der Zufall helfen. Mir ist das vor ein paar Jahren so ergangen, als ich anstatt IC 434 für den gesuchten Pferdekopfnebel auf meiner Computertastatur IC 443 eintippte und somit auf meinem Bildschirm ein bis dahin unbekanntes Objekt angezeigt wurde, das aber seit dem immer wieder in meinen Fokus geraten ist.
IC443 ist östlich von Eta Geminorum zu finden. Dort befindet sich außerdem IC 444, auch bekannt als VdB 75 sowie die Emissionsnebel Sharpless 249 (Sh2-249) und der offene Sternhaufen Collinder 89.
Entdeckt wurde IC 443 nach Auskunft von Herrn Dr. Wolfgang Steinicke folgendermaßen:
Max Wolf fand den Nebel (zusammen mit IC 444) auf einer in Heidelberg gemachten Aufnahme vom 25.9.1892 (Region bei My & Eta Gem). Er benutzte eine Hermagis-Portraitlinse mit 5,8 cm Öffnung und 20 cm Brennweite (Belichtungszeit 2:30 Stunden auf trockene Glasfotoplatten). Er schrieb zu IC 443/44 (Astron. Nach. 131, 147 (1893)) "sehr große und helle Nebelmassen" die "viel versprechen". Edward Emerson Barnard entdeckte beide Nebel unabhängig auf einer Aufnahme vom 1.2.1894 (Mt. Hamilton). Er benutzte das 6"-Willard-Objektiv mit 31" Brennweite (Belichtung 2:10 Stunden auf trockene Glasfotoplatten). Er schrieb zu IC 443 (Astron. & Astrophys. 13, 177 (1894)): "faint narrow curved nebula, about 1/2° long". Dreyer hat die Objekte 1895 in den ersten IC aufgenommen und er übernahm dabei E. E. Barnards Beschreibung.
Wegen seines Erscheinungsbildes auf Fotografien wird IC 443 im englischen Sprachraum als "Jellyfish Nebula" bezeichnet, wodurch er im deutschen Sprachraum als "Quallen Nebel" in Publikationen auftaucht. Eine andere oft verwendete Bezeichnung ist Sharpless 248 (Sh2-248) aus dem Katalog von Stewart Sharpless aus dem Jahr 1959 [1]. Es gibt aber noch sehr viele andere Bezeichnungen aus den verschiedensten Katalogen.
IC 443 ist ein Supernova-Überrest (SNR) und gehört zu den am meisten untersuchten Objekten dieser Art. Neben optischen Untersuchungen wurden auch Untersuchungen im Radiowellenbereich, Röntgenbereich usw. durchgeführt. Es gibt eine sehr große Anzahl wissenschaftlicher Publikationen zu diesem Objekt. Durch die Vielzahl der Arbeiten gibt es auch eine hohe Anzahl an Bezeichnungen, die man z.B. unter Simbad [2] finden kann.
Der Nebel hat eine Ausdehnung von über 45 Bogenminuten am Himmel wie man dem Katalog "A revised Galactic supernova remnant catalogue" von D. A. Green aus dem Jahr 2009 entnehmen kann [3]. Die Entfernung wird zum jetzigen Zeitpunkt mit 5000 Lichtjahren angegeben. Berechnet man daraus den wahren Durchmesser, so kommt man auf eine Größe von 65 Lichtjahren.
Die Altersangaben, die zu dem Ereignis der Supernovaexplosion gemacht werden, spiegeln sich auch in der Vielzahl der Publikationen wieder. Es werden Angaben von 2.500 bis zu 30.000 Jahren gemacht [4, 10]. In IC 443 wurde ein Neutronenstern gefunden. Dieser bewegt sich mit einer sehr hohen Geschwindigkeit durch das ihn umgebende Medium und bildet dadurch eine Stoßwelle und eine Art Kometenschweif aus [5,6]. Abb.1 und 2 zeigen ein Röntgenbild des Röntgensatelliten Chandra im Vergleich zu anderen Wellenlängen.
Der Nebelkomplex, der in Wechselwirkung mit in der Umgebung stehenden Molekülwolken steht, hat eine komplexe morphologische Struktur. Diese Wechselwirkungen sind bis heute noch Bestandteil der aktuellen Forschung und nicht abschließend geklärt [7].
Aufnahmen des 2-MASS-Projektes im nahen Infrarot zeigen, dass IC 443 "schalenartige Strukturen" aufweist und es zwischen den Strukturen im Nordosten und dem südlichen Bereich deutliche Zusammensetzungsunterschiede gibt [8,9]. Auch der Satellit "Wide-field Infrared-Survey Explorer", kurz "WISE" hat im Dezember 2010 IC 443 aufgenommen und ebenfalls unterschiedliche Strukturen mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung gefunden[10]. Abb.3 zeigt das Bild des Nebels. Es gibt außerdem Hinweise darauf, dass sich im östlichen Bereich des Komplexes ein weiterer, älterer SNR befindet. Dieser wurde erstmals in einer Arbeit von Asaoka, I und Aschenbach, B. vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in München beschrieben. Die beiden Wissenschaftler untersuchten Daten des Röntgensatelliten ROSAT und gaben dem Objekt die Bezeichnung G189.6+3.3 [6, 11]. Eine weitere spätere Arbeit von D. A. Leahy aus dem Jahre 2003 befasst sich mit Untersuchungen im Radiowellenbereich zu diesem zweiten SNR [12]. Auch hier sind die Ergebnisse noch Bestandteil aktueller Forschung.
Amateuraufnahmen wie Abb.4-6 zeigen, dass der SNR in den verschiedenen Wellenlängen unterschiedlich hell ist.
Für Abb.4 wurde ein H-Alpha Filter mit 7 nm Halbwertsbreite verwendet. Durch diese Halbwertsbreite werden neben der H-Alpha-Linie bei 656,3 nm auch die [NII]-Linien bei 654,8 nm und 658,4 nm mit erfasst.
Abb.5 zeigt den Nebel bei Verwendung eines [SII]-Filters mit 8 nm Halbwertsbreite, die [SII]-Linie liegt bei 671,7 nm.
Abb.6 schließlich zeigt eine Aufnahme mit einem [OIII]-Filter mit 8,5 nm Halbwertsbreite und somit erfasst dieser Filter zwei Linien des [OIII], die bei 495,9 nm und 500,7 nm liegen.
Man sieht in den Aufnahmen, dass die H-Alpha- und [NII]-Linien sowie die [SII]-Linien gegenüber den [OIII]-Linien wesentlich stärker vertreten sind. Das zeigt sich auch im Vergleich zu den POSS-II Aufnahmen, die in Abb.7-8 dargestellt sind. Abb.7 wurde bei 658 nm, also im roten Bereich des Spektrums aufgenommen und zeigt in dem nordöstlichen Teil wesentlich mehr Strukturen als Abb.8 bei 491 nm, die im blauen Bereich des Spektrums aufgenommen wurde.
Beobachtungen:
Schaut man sich IC 443 auf Bildern an, so fällt eine gewisse Ähnlichkeit mit anderen Objekten wie NGC 6992, dem östlichen Teil des Cirrus-Nebels oder NGC 6888, dem Cresentnebel auf.
Beobachtungen zeigen, dass auch visuell eine Ähnlichkeit besteht:
Reiner Vogel konnte bei genauer Kenntnis der Lage den nordwestlichen Teil des Bogens mit einem 8-Zoll-Dobson und 50-facher Vergrößerung beobachten. Er verwendete dazu einen [OIII]-Filter. In einem 14-Zoll-Dobson zeigt sich dieser Teil des Nebels als ein bogenförmiges Filament, das ähnlich wie schwächere Teile des Cirrusnebels im Sternbild Schwan erscheint. Mit 22 Zoll Öffnung und unter dunklerem Himmel erscheinen dann viele Einzelstrukturen dieses nordwestlichen Teils von IC 443. Die Nordostkante dieses Bogens ist relativ scharf begrenzt und ist auf Bildern als hellster Teil von IC 443 zu erkennen. Bei der weiteren Beobachtung wird in Richtung Südwest der Nebel immer diffuser und schwächer. Die Beobachtung des südwestlichen Teils ist wesentlich schwieriger, in einem [OIII]-Filter ist dort auch mit 22 Zoll Öffnung nichts zu erkennen. Wird aber ein UHC-Filter eingesetzt, so sind schwächste Filamente in diesem Teil unter sehr gutem Himmel beobachtbar, sogar schon mit 15 Zoll Öffnung [12-13].
Uwe Glan hat IC 443 ebenfalls beobachtet und beschreibt seine Beobachtungen wie folgt:
16″-Newton, 69x, [OIII], fst +6,5 mag
Hellster Bogen im NO auf ca. 17’ Länge mit [OIII] zu sehen, wobei das Nordwestende des Bogens heller erscheint als der Rest; insgesamt wirkt jedoch selbst der Hauptbogen sehr schwach und kann nur indirekt beobachtet werden; südwestlich vom Hauptbogen schließt eine schwache Füllung an, die nach ca. 8’ aufhört; Bereiche um störenden 6 mag hellen Eta Gem nicht eindeutig wahrzunehmen; UHC und Hß bringen keine Verbesserung.
27″-Newton, 113x, [OIII], fst +6,5 mag
Selbst mit großer Öffnung und sehr guten Bedingungen bleibt IC 443 ein sehr schwieriges visuelles Objekt; zwar ist der Hauptbogen unter Einsatz eines [OIII]- oder UHC-Filters mit leichter Krümmung einfach zu sehen, die schwachen südlichen Bereiche können aber nur äußerst schwach erahnt werden.

Bild 1 Bild 2
Abb. 1: Kompositbild, aufgenommen mit dem Rötgensatelliten Chandra; Blau = Röntenbereich, Grün = Radiobereich, Rot = Optisch Abb. 2: Kompositbild mit dem Rötgensatelliten Chandra; Blau =Röntenbereich, Grün = Radiobereich / Very Large Array, Rot = Optisch / DSS
Bild 3 Bild 4
Abb. 3: IC 443 Aufnahme des Satelliten WISE Abb. 4: IC 443 / Oliver Schneider / H-Alpha-Filter / 7 nm
Bild 5 Bild 6
Abb. 5: IC 443 / Oliver Schneider / [SII]-Filter / 8 nm Abb. 6: IC 443 / Oliver Schneider / [OIII]-Filter / 8,5 nm
Bild 7 Bild 8
Abb. 7: POSS II / F-Platte/ 658 nm Abb. 8: POSS II / J-Platte/ 491 nm
Bild 9 Bild 10
Abb. 9: Autor: Antonius Recker; aufgenommen am 27. November 2011 am Vogelsberg. Aufnahmeoptik: 150-mm-Newton f/5. Kamera: modifizierte Canon EOS 40D DSLR. Belichtungszeit: 18 x 10 min Abb. 10: Autor: Stefan Güssregen; aufgenommen am 07. März 2011 auf der AARev-Sternwarte in Presberg. Aufnahmebrennweite 500 mm. Kamera: CCD-Kamera QSI583 Belichtungszeit: 6 x 10 min durch einen Astrodon Rot-Filter Typ II. Off-Axis-Guiding mit PHD. Aquisition mit Nebulosity und Bildbearbeitung mit PixInsight.
Bild 11 Bild 12
Abb. 11: Autor: Peter Knappert; aufgenommen am 19.und 20.Februar 2012 Volkssternwarte Mühlhausen, Schwarzwald-Baar-Kreis auf 800 m Höhe. Aufnahmeoptik: TMB APO 105 F/6.2 mit TMB Fieldflattner. Kamera CCD-Kamera Moravian G2-8300 FW bei -40°C. Belichtungszeit: H-Alpha 10 x 15 min und RGB jeweils 10 x 5 min. Bildkalibrierung mit 15 Darkfields / 15 Flatfields / 15 Bias. Autoguiding am OAG mit einer DMK31 und der Software PHD-Guiding. Abb. 12: Autor : Oliver Schneider in Leopoldshöhe im Dezember 2011 und Januar 2012. Aufnahmeoptik : 12-Zoll-Newton f/3 mit ASA Korrektor / Reducer. Kamera: CCD-Kamera Atik 383L+, Belichtungszeit: 28 x 5 min Rotkanal / 21 x 5 min Grünkanal / 24 x 5 min Blaukanal
Bild 13 Bild 14
Abb. 13: Autor : Sternfreunde OWL an der Sternwarte Hohe Asch im Extertal am 15./19./23. März 2012, Aufnahmeoptik: Orion AG14 Astrograph f/3,8. Kamera :modifizierte Canon 5D-Mark II DSLR. Belichtungszeit: 31 x 10 min bei ISO 1600. Bildbearbeitung mit Fitswork und Photoshop CS5 Abb. 14: Autoren: Harald Tomsik und Peter Riepe am 23.01.2006 in Melle, Refraktor 150 mm/1120 mm, CCD-Kamera Apogee AP47p, Belichtung 6 x 5 min in H-Alpha + [N II] (Rotkanal), 6 x 5 min [S II] (Grünkanal) und 6 x 5 min [O III] (Blaukanal) bei exzellenter Transparenz ohne Nachführkontrolle.
Bild 15  
Abb. 15: Autor: Oliver Schneider in Leopoldshöhe im Dezember 2011 und Januar 2012. Aufnahmeoptik : 12-Zoll-Newton f/3 mit ASA-Korrektor / Reducer. Kamera: CCD-Kamera Atik 383L+. Belichtungszeiten: 30 x 10 min [S II] (Rotkanal), 60 x 10 min in H-Alpha + [N II] (Grünkanal) und 26 x 10 min [O III] (Blaukanal)  

Im Text als Verweis erwähnte Quellen:
[1] Sharpless, Stewart: A Catalogue of H II Regions; ApJ Suppl. 4, 257 (12/1959) http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-iarticle_query?1959ApJS….4..257S&data_type=PDF_HIGH&whole_paper=YES&type=PRINTER&filetype=.p[2] http://simbad.u-strasbg.fr/simbad/sim-basic?Ident=ic443&submit=SIMBAD+search
[3] D. A. Green: A revised Galactic supernova remnant catalogue http://www.ncra.tifr.res.in/~basi/mar-june09/45372009.pdf
[4] Charles M. Olbert et al.: A Bow Shock Nebula around a Compact X-Ray Source in the Supernova Remnant IC 443; Astrophysical Journal, 554:L205-L208, 2001 June 20 http://iopscience.iop.org/1538-4357/554/2/L205/fulltext/005997.text.html#rf5
[5] http://chandra.harvard.edu/photo/2006/ic443/more.html
[6] B. M. Gaensler et al.: The X-Ray Structure of the Pulsar Bow Shock G189.22+2.90 in the Supernova Remnant IC 443; http://iopscience.iop.org/0004-637X/648/2/1037/fulltext/
[7] J. J. Lee et al.: Identification of Ambient Molecular Clouds Associated with Galactic Supernova Remnant IC 443. Astrophysical Journal 749, 34 (2012) http://adsabs.harvard.edu/abs/2012ApJ…749…34L
[8] http://www.ipac.caltech.edu/2mass/gallery/images_snrs.html
[9] Jeonghee Rho, T. H. Jarrett, R. M. Cutri, W. T. Reach: Near-Infrared Imaging and [O I] Spectroscopy of IC 443 using Two Micron All Sky Survey and Infrared Space Observatory. Astrophysical Journal, 547:885-898 (2/2001) http://iopscience.iop.org/0004-637X/547/2/885/fulltext/
[10] http://wise.ssl.berkeley.edu/gallery_IC443.html
[11] I. Asaoka, B. Aschenbach: An X-ray study of IC443 and the discovery of a new supernovaremnant by ROSAT; Astron. & Astrophys. 284, 573-582 (1994)
http://adsabs.harvard.edu/abs/1994A&A…284..573A
[12] D. A. Leahy: 1420 and 408 MHz Continuum Observations of the IC443/G189.6+3.3. The Astronomical Journal, 127:2277-2283, 2004 April. http://iopscience.iop.org/1538-3881/127/4/2277/fulltext/
[13] http://www.reinervogel.net/index_e.html
[14] http://www.deepskyforum.com/showthread.php?82-IC443-SW-filament