Beobachtungsprojekt 2
"Fisch auf den Teller!" Deep Sky Objekte in der Cygnus Sternwolke um Barnard 144
Beim Blättern in der Uranometria ist mir schon immer die Dunkelwolke Barnard 144 im Schwan aufgefallen, vor allem wegen ihres eigenartigen Beinamens: „Fish on the Platter“. Im Folgenden werde ich diese Dunkelwolke und die umliegenden Deep Sky Objekte genauer betrachten. Darunter finden sich helle Sternhaufen, dunkle Schläuche, ein wunderschöner Blütenkelch und ein schwarzes Loch. Bei diesem Beobachtungsprojekt geht es darum, einen begrenzten Himmelsausschnitt von wenigen Quadratgrad systematisch zu erkunden.
Hier zunächst ein Übersichtsbild, das die Lage von B 144 im Sternbild Schwan zeigt:
(Verwendung des Photos mit freundlicher Genehmigung von Johannes Schedler.)
Der Schwanz des Schwans (Deneb = alpha Cygni) ist links in der Mitte. Etwas weiter rechts befindet sich gamma Cygni, und ganz rechts liegt der Kopf des Schwans (Albireo = beta Cygni). Auf halber Strecke zwischen gamma und beta Cygni befindet sich eta Cygni (der helle Stern im Kreis). Bei der Dunkelwolke, in der eta Cygni zu stehen scheint, handelt es sich um den "Fisch auf dem Teller" (B 144). Die Dunkelwolke ist wiederum eingebettet in die helle Cygnus Sternwolke, die sich zwischen gamma und beta Cygni erstreckt. Dies ist die hellste Sternwolke nördlich des galaktischen Äquators. Nach Süden hin wird die Cygnus Sternwolke begrenzt durch den sogenannten Cygnusspalt (Great Rift), eine recht dichte, schmale Dunkelwolke, die zwischen alpha (Deneb) und gamma Cygni beginnt, sich knapp unterhalb des Äquators in Richtung Vulpecula erstreckt, dabei breiter wird und sich im Adler über den Äquator hebt.
Deep Sky Objekte im Umkreis von B 144
Hier eine Schmalband Aufnahme von B 144 und Umgebung. Der helle Stern ist eta Cygni. Der "Fisch" erstreckt sich von links oben nach rechts unten quer durch das Bild. Die Deep Sky Objekte habe ich markiert.
Mit freundlicher Genehmigung von Davide de Martin, der Urheber des Bildes und Inhaber aller Rechte ist. (www.skyfactory.org)
1. Offene Sternhaufen: NGC 6871 (1); Biurakan 1 (2); und Biurakan 2 (3); NGC 6883 (4); Dolidze 1 (5); Berkeley 84 (6) und Berkeley 49 (7).
2. Helle Nebel: Sharpless 2-101, der sogenannte Tulpennebel (8); Cederblad 174 (9); NGC 6857 (10); die Wolf-Rayet Schale WR 134 (16)
3. Besondere Einzelsterne: Cygnus X 1, das schwarze Loch, mit seinem Begleitstern V1357 (11); NGC 6888 mit dem zugehörigen Wolf-Rayet Stern (liegt oben außerhalb des Photos).
4. Dunkelnebel: Cygnusspalt (links unten außerhalb des Photos); B 144; B 147 (12); B 146 (13); B 145 (14); B 341 (15).
Unter folgendem Link findet sich die zoombare Fassung einer ähnlichen Aufnahme - unbedingt ausprobieren!
http://chandra.harvard.edu/photo/2011/cygx1/zoom.html
Hier ist die historische Aufnahme aus E. E. Barnards "An Atlas of Selected Regions of the Milky Way" (1927). Anhand dieses Atlasses hat Barnard seinen Katalog der Dunkelwolken erstellt. Man kann erahnen, inwiefern die Form des Dunkelnebels B 144 an einen Fisch erinnert: Der Kopf ist links oben, der Schwanz rechts unten. Aber wo ist der Teller?
Mit freundlicher Genehmigung des Georgia Institute of Technology
Library and Information Center, Edward Emerson Barnard's
Photographic Atlas of Selected Regions of the Milky Way, Plate 43, June 2004, Georgia
Institute of Technology,
<http://www.library.gatech.edu/barnard>
Zur Beobachtung
Die 3 Einzelsterne beta, gamma und eta Cygni, der Cygnusspalt und die Cygnus Sternwolke sind mühelos mit dem freien Auge erkennbar und so auch besonders eindrucksvoll. Auch B 144 ist unter dunklem Himmel ohne Instrumente sichtbar.
Sternhaufen
Ein sehr schönes Objekt ist der Sternhaufen NGC 6871. Es handelt sich um etwa ein Dutzend OB Sterne zwischen mag. 8 und 10. Dies sind junge Riesensterne, deren Leuchtkraft diejenige der Sonne um ein Vieltausendfaches übersteigt. Es handelt sich bei NGC 6871 allerdings eher um eine Sternkette als einen Sternhaufen. In der Mitte bilden mehrere Sterne ein Trapez, ähnlich wie in M 42. Gleich benachbart sind die offenen Haufen Biurakan 1 und 2 sowie NGC 6883. Auch sie enthalten eine Reihe heller, weiß-blauer Sterne. Daß Biurakan 1 und 2 keine NGC Nummern tragen, liegt also nicht etwa daran, daß sie lichtschwach wären. Im Gegenteil, sie leuchten hell. Man hat nur einfach sehr spät erkannt, daß diese Sterne physikalisch zusammengehören und somit benennbare Haufen bilden.
All diese Sternhaufen sind bereits schöne Objekte für das Fernglas mit seinem großen Gesichtsfeld. Im Teleskop sind sie allerdings noch viel eindrucksvoller. Jedoch sollte man auf ein möglichst großes Gesichtsfeld achten, damit viele dieser locker gestreuten Sterne auf einmal hineinpassen. Dann ist der Anblick besonders reizvoll.
Die Sternhaufen Dolidze 1, Berkeley 49 und 84 sind sehr klein. Vor dem Sterngewimmel sind sie kaum als Haufen identifizierbar.
Einzelsterne
Cygnus X 1 bzw. V1357 ist mit ca. mag. 10 ebenfalls leicht zu finden. Allerdings sieht man im Teleskop natürlich nur den hellen Stern V1357, nicht das begleitende schwarze Loch. Man muß sich also dazu denken, daß wir es hier mit einem exotischen Objekt in nur etwa 6.000 LJ Entfernung zu tun haben. Das Vergnügen ist somit eher theoretischer Art. Cygnus X 1 ist eine der stärksten Röntgenstrahlungsquellen am Himmel und wurde bereits in den Anfängen der Röntgenastronomie entdeckt. Die Strahlung entsteht dadurch, daß das schwarze Loch, das V1357 in einer Entfernung von nur 0,2 Astronomischen Einheiten umkreist, seinem Partnerstern Gas entzieht, das sich dabei enorm erhitzt, bevor es im schwarzen Loch verschwindet.
Helle Nebel
Ästhetischer Höhepunkt der ganzen Gegend ist zweifellos der Emissionsnebel Sharpless 2-101. Wegen der kelchartigen Form und der beiden "Staubgefäße" wird er auch "Tulpennebel" genannt. Siehe dazu das DSS Photo:
Mit diesem Objekt habe ich mich über mehrere Nächte hinweg immer wieder befaßt, denn einen solchen Nebel muß man erst sehen lernen. Sh 2-101 ist recht groß, schätzungsweise 30’, und von sehr zarter Natur. Der untere Teil des Nebels ist am hellsten und kontrastiert am deutlichsten gegen die Umgebung. Man muß aber eine ganze Weile hinsehen, bis sich die Tulpenblüte abhebt. Dann erkennt man auch die beiden dunklen „Staubgefäße“. Da der Nebel selbst nicht sofort ins Auge springt, orientiert man sich beim Aufsuchen am besten am Muster der vier hellsten Sterne innerhalb des Blütenkelches.
Die Blüte sitzt direkt am Rand von B 144 und ist wohl ein Teil dieses Nebels. Von der Lage her kämen drei Sterne in Betracht, die das Gas an dieser Stelle zum Leuchten bringen. Die beiden hellsten auf der DSS Aufnahme sind allerdings gelb, wie man im Okular sieht, und somit wohl nicht heiß genug. Der dritthellste Stern (rechts und oberhalb des unteren Staubgefäßes) ist dagegen deutlich blau und gehört somit dem Spektraltyp OB an. Während man eine Zeit lang erwogen hat, ob die Röntgenstrahlung von X 1 den Tulpennebel zum Leuchten bringt, meint man heute überwiegend, daß dieser OB Stern das Gas anregt.
Cederblad 174, ein größerer aber schwacher Emissionsnebel, sitzt ebenfalls seitlich an B 144, aber eher am Kopf des Fisches. Wenn Fische Ohren hätten, dann wäre Cederblad 174 ein Ohr. Dieser Nebel ist schwerer zu erkennen als Sh 2-101. Ich habe 3 Nächte gebraucht, bis ich sein schwaches Glühen vor dem dichten Sternhintergrund ausmachen konnte.
Der Nebel beginnt oben in der Mitte des DSS Bildes und krümmt sich nach links und unten. Am deutlichsten ist die innere Krümmung dieses bogenförmigen Objektes zu sehen. Schwache Vergrößerung und ein UHC Filter sind anzuraten.
NGC 6857 ist ein kleiner Emissionsnebel, der hinter dem Rand von B 144 hervorzulugen scheint. Er ist recht hell und leicht zu finden.
Dunkelnebel
Der Cygnusspalt und B 144 sind freiäugig gut zu sehen. Mit dem Fernglas ist B 144 sehr reizvoll, weil man die Konturen abfahren kann und an vielen Stellen die dunklen Kanten vor dem reichen Sternhintergrund sieht. Man erkennt auch bereits, daß vor dem Cygnusspalt sehr viel weniger Sterne stehen als vor B 144. Daraus läßt sich schließen, daß uns der Cygnusspalt deutlich näher ist.
Mit dem großen Teleskop geht das ästhetische Erlebnis verloren, denn B 144 löst sich dann in zahlreiche Nebelflecken und –streifen auf. Wegen des kleineren Gesichtsfeldes kann man ihn nicht mehr ganz auf einmal erfassen. Auch das Abfahren der Konturen wird schwierig, weil zwischen drin immer wieder Sternketten- und felder hindurch scheinen. Auch sind keineswegs alle Nebelteile gleich opak. Vielmehr sind manche dicht, während andere den Sternhintergrund durchscheinen lassen.
Die übrigen Dunkelnebel (B 145-147, B 341) sind schmale dunkle Schläuche, die sich recht gut vom dahinter liegenden Sterngewimmel abheben. Identifikationsprobleme entstehen allerdings dadurch, daß es hier noch eine Reihe anderer solcher Schläuche gibt, denen Barnard aber keine Katalognummern verliehen hat. Besonders B 147 ist nur schwer von anderen, gleichartigen Dunkelstreifen zu unterscheiden, die ganz in der Nähe liegen. Siehe die Strukturen unterhalb von 12 auf obigem Photo.
Astrophysikalische Hintergründe
Die Größe und Leuchtkraft der Cygnus Sternwolke ist darin begründet, daß wir hier der Länge nach von hinten in den sogenannten Cygnus-Orion Spiralarm hineinblicken, dem wir auch selbst angehören. Dadurch sehen wir auf kleinem Gebiet viele hintereinander liegende Sterne und Deep Sky Objekte.
Schwenkt man das Teleskop von B 144 aus nach Norden in Richtung Lyra, dann erhebt man sich über die staubreiche galaktische Ebene und sieht ungehindert in das Sterngewimmel des Cygnus-Orion Spiralarmes hinein. Auch in Richtung beta Cygni (Albireo) nimmt die Sterndichte deutlich zu. Insgesamt scheint die Cygnus Sternwolke zu Albireo hin am hellsten zu sein. Das könnte daran liegen, daß wir hier direkt in den Cygnus-Orion Arm hineinschauen, während wir in Richtung eta Cygni schon eher tangential am Arm entlang sehen.
Die Sterne der Haufen NGC 6871, NGC 6833, Biurakan 1 und 2 werden der sogenannten Cygnus OB 3 Assoziation zugerechnet, ebenso wie Cygnus X 1 und der Stern, der den Tulpennebel zum Leuchten bringt. Die Arme der Spiralgalaxien sind vor allem durch die jungen Sternhaufen kenntlich, die sich in ihnen befinden. Es handelt sich hier um Sterne vom Spektraltyp O und B, die weiß oder blau strahlen, enorm heiß und leuchtkräftig sind und oft nicht viel älter als eine Million Jahre sind. Diese sogenannten OB Assoziationen entstehen dort, wo die Dichtewellen der Spiralarme durch das galaktische Material pflügen. Spiralgalaxien rotieren nicht starr, sondern die Arme bewegen sich wie Druckwellen relativ zum interstellaren Material, schieben dabei die Staub- und Molekülwolken zusammen und lösen so die Geburt zahlreicher neuer Sterne aus. Daher markieren die Assoziationen junger, heißer Sterne die Spiralarme, in unserem Fall den Cygnus-Orion Arm. Auch in anderen Galaxien erkennen wir die Spiralarme immer an den hellen OB Assoziationen, z.B. bei M 51 oder M 83. Nur sehen wir diese Assoziationen in unserem Fall nicht von oben her nebeneinander ausgebreitet, sondern vor allem hintereinander, und dazu noch durch die dichten Staubwolken hindurch, aus denen die jungen Sterne vor kurzem entstanden sind. Insgesamt unterscheidet man 9 solcher OB Assoziationen im Sternbild Cygnus.
Auf dieser Aufnahme von I.F. Mirabel und I. Rodrigues sind diejenigen Sterne markiert, die zur OB 3 Assoziation gehören einschließlich Cygnus X 1 und dem Stern im Tulpennebel. Im linken unteren Viertel des Bildes liegen die Sterne von NGC 6871 und Biurakan 1. Rechts oben befindet sich der Tulpennebel. Der Kopf des Fisches ist links:
Am Alter und an der Bewegung der Sterne erkennt man, daß sie physikalisch zusammengehören.
Über die astrophysikalische Natur von Cederblad 174 habe ich leider keine Informationen gefunden. Vermutlich handelt es sich um ein von B 144 ausgehendes Gasfilament, das von irgendeinem in der Nähe stehenden Stern zum Leuchten angeregt wird. Eine nähere Betrachtung der obigen Schmalband Aufnahme zeigt, daß es in dieser Gegend viele solcher langgestreckten Emissionsnebel gibt.
Für B 144 habe ich in der Literatur keine Entfernungsangaben gefunden. Man kann sich aber aus den Angaben, die man für die anderen Deep Sky Objekte findet, sowie aus den Beobachtungen im Okular die tiefenräumlichen Verhältnisse erschließen. Eta Cygni liegt mit 140 LJ sehr nah bei der Sonne. Beta Cygni befindet sich in 390 LJ Entfernung und gamma Cygni weist immerhin schon eine Distanz von 1.400 LJ auf. Mit dem Cygnusspalt hat gamma Cygni allerdings physikalisch nichts zu tun, denn dieser ist mit ca. 2.000 LJ noch weiter von uns entfernt. Der Abstand der OB 3 Assoziation (NGC 6871, NGC 6883, Biurakan 1 und 2, Cygnus X 1) zur Sonne, wird meist mit ca. 6.000 LJ angegeben. Da die OB 3 Assoziation vor B 144 steht, wie man auf obigen Photo sieht, muß der Dunkelnebel weiter entfernt sein. Weil aber einer der OB 3 Sterne Sh 2-101 zum Leuchten bringt, muß der Tulpennebel wohl direkt hinter OB 3 liegen. Das müßte dann auch für den gesamten Dunkelnebel B 144 gelten, so daß der „Fisch auf dem Teller“ etwas mehr als 6.000 LJ von uns entfernt sein dürfte. Damit ist er ca. dreimal so weit weg wie der Cygnusspalt. Obwohl der Stern eta Cygni scheinbar genau in B 144 steht, ist diese Übereinstimmung doch nur zufällig. In Wirklichkeit ist B 144 ca. 50 mal so weit entfernt wie eta Cygni.
Über die Entfernung von B 145-147 und B 341 findet man in der Literatur keine Angaben. Handelt es sich hier um Ausläufer von B 144, oder liegen diese dunklen Schläuche viel näher bei uns? Die Photos legen letzteres nahe.
Zur Veranschaulichung habe ich die räumlichen Verhältnisse mittels des Programms "Where is M 13?" darzustellen versucht:
Die weißen Linien schließen den Himmelsausschnitt ein, den wir zwischen gamma und beta Cygni sehen, also im Wesentlichen die Cygnus Sternwolke und den Cygnusspalt. Es wird deutlich, daß wir zu B 144 hin der Länge nach in unseren Spiralarm hineinblicken. Das Bild zeigt auch, daß B 144 viel weiter entfernt ist als der Cygnusspalt, obwohl beide am Himmel direkt übereinander stehen. OB 3 liegt unmittelbar vor B 144. Der Spiralarm ist gesprenkelt mit solchen Assoziationen. Zur Information habe ich noch drei weitere OB Assoziationen eingetragen, sowie NGC 6888 (Crescent Nebel), NGC 7000 (Nordamerika Nebel) und IC 1318. Letztere ist die Nebelregion um gamma Cygni, die aber physikalisch mit dem Stern nichts zu tun hat, wie der große Tiefenabstand zwischen beiden zeigt. Auch der Cygnusspalt hängt weder mit gammy Cygni noch mit IC 1318 physikalisch zusammen. Daß wir gamma Cygni vor der Dunkelwolke sehen und diese wiederum den leuchtenden Nebel IC 1318 unterteilt, ist ein bloßer Projektionseffekt. Den Cygnusspalt habe ich so eingetragen, daß er sich zu uns hin ausdehnt. Bei gamma Cygni hat diese Dunkelwolke noch einen Abstand von ca. 2.000 LJ, in Aquila dagegen nur noch ca. 500 LJ. Dunkelwolken befinden sich in der Regel an der Innenseite der Spiralarme, wie man z.B. in M 51 sehr schön sehen kann. Der Cygnusspalt kommt in Richtung Aquila auf uns zu, weil er an der Innenseite unseres eigenen Spiralarmes verläuft. B 144 scheint jedoch entgegen der Regel eher an der Außenseite zu stehen.
Wenn wir B 144 ins Auge fassen, blicken wir ca. 6.000 LJ tief in den Cygnus-Orion Arm der Milchstraße hinein. Doch wie weit sehen wir, wenn wir an der Staubwolke vorbei schauen, indem wir das Teleskop in etwas höhere galaktische Breiten schwenken, also nach Norden zur Lyra hin, oder wenn wir nach Westen zu Albireo hin schwenken? Das Sterngewimmel wird hier erheblich dichter, also blickt man tiefer in den Spiralarm hinein. Für diese Distanz lassen sich keine verläßlichen Entfernungsangaben zu Einzelsternen mehr finden, sondern nur zu Sternhaufen. Für den offenen Haufen NGC 6834 an der Grenze zu Vulpecula wird eine Entfernung von 7.000 LJ angegeben. Der Sternhaufen NGC 6791, der sich schon in der Lyra befindet, ist mit 12.000 LJ verzeichnet. Demnach sehen wir in flachem Winkel über B 144 bereits doppelt so weit in unseren Spiralarm hinein. Zum Vergleich: M 16 und M 17 sind etwa so weit entfernt wie B 144, doch sehen wir sie über den Zwischenraum zum nächstinneren Spiralarm hinweg, also in der obigen Graphik nach rechts zum galaktischen Zentrum hin. Die Sterne am nördlichen Rand der Cygnus Sternwolke (z.B. NGC 6791) sind mit 12.000 LJ Distanz etwa so weit entfernt wie M 24. Allerdings gilt auch hier, daß wir M 24 über den Zwischenraum hinweg im Sagittarius Spiralarm sehen, während wir im nördlichen Teil der Cygnus Sternwolke tief in unseren eigenen Spiralarm hineinsehen.
Zum Schluß noch eine phantastische Schmalband Aufnahme der Region um B 144 von Don Taylor (www.theatomiccafe.com). Die meisten der vorgestellten Deep Sky Objekte sind darauf zu finden. Links unten ist Sh 2-101, rechts oben NGC 6888. Vom Fisch ist hier nicht mehr viel zu erkennen - er erstreckt sich von der linken unteren Bildecke diagonal bis zur Mitte des Bildes:
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