Das Sternbild Cepheus ist reich an interstellarer Materie, sowohl in gas- als auch staubförmiger Erscheinungsform. Aus diesem Sternbild zeigt uns Frank Breslawski heute ein weniger bekanntes Deep-Sky-Objekt: LDN 1251, eine „Dunkelwolke“ aus dem Katalog der amerikanischen Astronomin B. T. Lynds. Warum der Begriff Dunkelwolke in Anführungsstrichen steht, wird im Textverlauf erläutert. Das Bild entstand im Bergischen Land, in der Gartensternwarte des Autors. Aufnahmedatum war der Zeitraum 14., 15., 16., 17. und 19.04.2020 – ein Belichtungsmarathon! Als Aufnahmeteleskop wurde ein Takahashi Epsilon 130D mit 130 mm Öffnung und 430 mm Brennweite verwendet, dazu eine Kamera des Typs Astrel Instruments AST8300B. Die RGB-Filter stammen von Astronomik, ebenso der L-2 UV-IR Block. Die Gesamtbelichtungszeit betrug 22,25 Stunden. Im Detail waren es: 44 x 5 min (R), 46 x 5 min (G), 45 x 5 min (B) und 132 x 5 min (L), alles ohne Binning. Als Montierung war eine Skywatcher EQ8 im Einsatz, nachgeführt wurde mit einer ZWO ASI 120MM Mini mit 8x50-Guidescope. Die verwendete Software war PixInsight 1.8. Norden ist oben, Osten links. Das Bildfeld misst 136' x 99'.
Dazu schreibt der Bildautor: „Die Aufnahmen entstanden während einer tollen Gutwetterphase aus meinem heimischen Garten zwischen dem 14. und 19. April diesen Jahres. Oftmals hört man aus dem Kreis der hiesigen Astrokollegen die Meinung, dass sich solche Dunkelnebel eigentlich nicht oder nur äußerst schwer aus unseren Breiten fotografieren lassen. Eine schnelle Optik, dazu eine recht lange Belichtungszeit, guter Landhimmel und eine erstklassige Transparenz (sicherlich auch Dank der stark reduzierten Anzahl an Verkehrsflugzeugen) können hier zeigen, dass es sehr wohl auch von uns aus möglich ist. LDN 1251 wird im englischen Sprachraum auch gerne als "Rotten Fish Nebula" bezeichnet. Bei Betrachtung des Bildes bedarf es dazu sicherlich keiner weiteren Erklärung.“ Nun kann man lobend kommentieren: Sehr schönes Bild, interessante Strukturen, lange belichtet, toll gemacht, gute Bildbearbeitung, vielen Dank fürs Zeigen. Diese üblichen Kommentare sind uns ja allen geläufig. Aber für mich ergab sich beim ersten Betrachten des Bildes ein völlig anderer Aspekt, nämlich eine objektbezogene Frage: Ein Dunkelnebel? Wie bitte? Der "rotten fish" erscheint doch als heller Nebel. Und deshalb soll uns das heutige AdW einmal dazu nütze sein, ein paar Gedanken über Dunkelwolken anzustellen. Man könnte allein darüber einen kompletten Artikel verfassen - aber hier nur einige Aspekte.
Beverly T. Lynds veröffentlichte 1962 ihren „Catalogue of Dark Nebulae“. Sie ergänzte damit die bereits bestehenden älteren Dunkelwolken-Kataloge von Lundmark und Melotte (1929), Barnard (1927) und Khavtassi (1960). Dunkelwolken galten lange Zeit lediglich als Orte vordergründiger Staubwolken, die das Licht der dahinter stehenden Sterne mehr oder weniger schlucken und so an dieser Stelle eine dunkle Stelle im Himmelshintergrund erzeugen. Astronomen geben für solche Dunkelwolken die Opazität als Maß für die Undurchsichtigkeit an. Opazität bedeutet Trübung bzw. Undurchsichtigkeit, mathematisch ist sie der Kehrwert der Transparenz. Da, wo eine geringe Transparenz vorliegt, herrscht eine hohe Trübung. Für LDN 1251 gibt Frau Lynds eine Fläche von ~0,2 Quadratgrad an, sowie die Opazität 5 auf der Skala von 1 bis 6, also schon sehr dunkel.
Im Band des Sternengewimmels der Milchstraße kontrastieren Dunkelwolken besonders markant als dunkle flächige Löcher oder Bögen. Diese Sichtweise war fotografisch gesehen in der einfachen Aufnahmetechnik begründet. Sie basierte auf Schwarzweißemulsionen, also Chemie auf Film oder Platte. Die Entwicklung moderner hochempfindlicher Farbfilme brachte dann bereits in den 1980er Jahren eine neue Erkenntnis: Dunkelwolken können auch durchaus hell sein – alles ist eine Frage der Belichtungszeit! Heute im Zeitalter der Digitaltechnik können die Astrofotografen sämtliche Dunkelwolken der alten Kataloge Objekt für Objekt abarbeiten und dabei deren Formen und Helligkeiten abbilden. Sogar Aussagen über die Farben der Dunkelwolken im Vergleich zum neutraldunklen gas- und staubfreien Himmelsuntergrund sind bei gut kalibrierten Aufnahmen möglich. Wir sollten eine eher universelle Sichtweise erkennen: interstellare Materie hat die unterschiedlichsten Erscheinungsformen. Emissionsnebel, Reflexionsnebel, darunter auch der lichtschwache galaktische Zirrus - alle sind mit Gas und Staub assoziiert. Ob ein eigenen Leuchten zustande kommt, hängt allein davon ab, ob heiße O-Sterne die nötige Anregungsenergie liefern. Der enthaltene Staub bewirkt nicht nur dunkle Strähnen in hellen Nebeln, er kann bei hoher Dichte auch in galaktischen Reflexionsnebeln und sogar im galaktischen Zirrus pechschwarze Gebiete erzeugen.
Lichtschwache galaktische Nebel schwächen das Licht der dahinter liegenden Sterne, z.T. sogar recht stark. Wenn diese Nebel so lichtschwach sind, dass sie sich kaum vom Himmel abheben, dann erscheinen sie auf kurzbelichteten Aufnahmen als Stellen mit weniger Sternen – eben konventionell als Dunkelwolken, siehe Zusatzbild 1, oben und unten (Reflexe bitte unbeachtet lassen). Dabei sind sämtliche galaktischen Staubwolken immer auch Reflektoren für das Licht der Sterne unserer Milchstraße. Anders ausgedrückt: Alle Staubnebel senden auch reflektiertes Licht aus, manchmal eben nur in geringstem Ausmaß. Dunkelwolken sind also gar nicht dunkel, wenn sie nur lange genug belichtet werden. Wenn aber Dunkelwolken gar nicht dunkel, sondern in Wirklichkeit nur die dunkelsten Stellen in lichtschwachen Reflexionsnebeln sind – woraus bestehen sie dann?
Am Radioteleskop von Greenbank (USA) entstand vor wenigen Jahren der „Green Bank Ammonia Survey“, eine Suche nach dem Ammoniakmolekül NH3 (Friesen et al. 2017). Untersucht wurde, wie die NH3-Emission in Gebieten mit viel molekularem Wasserstoff (H2) verteilt ist. NH3 wird in solchen kalten, dichten Gaswolken bei Temperaturen von ca. 10 Kelvin angeregt und leuchtet in einer Radiowellenlänge. Auch die Dunkelwolke LDN 1251 wurde untersucht, denn ihr ist eine große Molekülwolke überlagert. In einer Arbeit von J. Keown und 22 Kollegen ergab sich das, was im Zusatzbild 2 zu sehen ist: Die Gestalt des überwiegend rötlichen H2-Komplexes hat eine sehr große Ähnlichkeit mit dem Nebel im optischen AdW. Und an den Stellen, wo die dunklen Wolken in LDN 1251 liegen, wurde ein starker Anteil an NH3 gefunden. Die finsterste Stelle ist bei den Pixelkoordinaten (1775/947) zu sehen. Dieser dunkle Kernbereich (dense core) ist katalogisiert als [LM99] L1251A-2, gemäß C.W. Lee und P.C. Myers (1999): A catalog of optically selected cores; Astrophys. J. Suppl. Ser. 123, 233-250. Hier könnte sich in Zukunft ein Ort der Sternentstehung bilden. Auch weitere komplizierte molekulare Verbindungen konnten nachgewiesen werden. Mit dieser etwas ausführlicheren Darstellung möchte ich einmal anmerken, welches Material in den „hellen Dunkelwolken“ noch vorhanden ist. Wir sehen dieses molekulare Gas im Bild natürlich nicht. Was wir sehen, ist der assoziierte Staub, der durch die Reflexion des Sternenlichts erkennbar wird.
Und während LDN 1251 und die zugehörige Molekülwolke etwa 300 pc (980 Lj) entfernt sind, scheint bei den Pixelkoordinaten (1632/760) eine Spiralgalaxie durch den Wolkenrand: LEDA 166755. Sie weist eine Radialgeschwindigkeit von 2445 km/s auf, so dass ihre Entfernung um die 30 Mpc (~100 Mio. Lj) betragen dürfte. Eine weitere Spiralgalaxie, die ca. 70 Mio. Lj entfernte UGC 12160, entdeckt man bei (603/1033).
Anmerkungen: Mit einem so lichtstarken Teleskop (Blende 3,3) sind 22,25 Stunden Belichtungszeit schon eine echte Leistung. Umgerechnet auf weniger lichtstarke Blendenwerte wäre dieses Bild (z.B. bei Blende 5) erst nach 51 Stunden oder bei Blende 7 erst nach 100 Stunden gleich stark gedeckt – auf dem gleichen Chip natürlich. Die bei Astrofotografen gern angegebene gesamte Belichtungszeit muss also relativiert werden und immer auf die verwendete Blende (bzw. auf das Öffnungsverhältnis) bezogen sein. Wenn also jemand voller Stolz angibt: „Ich habe die Galaxie mit meinem Teleskop f7 (so liest man es ja leider oft ...) 30 h belichtet“, dann kann Frank Breslawski mit Recht entgegnen: „Das hätte ich mit meinem Takahashi schon nach 6 h 40 min genauso gut hinbekommen.“
Das AdW-Team bedankt sich für die höchst informative Aufnahme, die es mit Recht zum Astrofoto der Woche geschafft hat. Dazu unsere herzliche Gratulation!
Peter Riepe
Bildautor: Frank Breslawski
Koordinaten (J2000) von xxx:
RA = 22 h 36 min 06 s, DE = +75° 16' 00''
Vollbild unter: https://www.astronomie.de/neuigkeiten/36-woche-die-dunkelwolke-ldn-1251/
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