Emissionsnebel
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Planetarische Nebel sind faszinierende Objekte. Einer der mit den eindrucksvollsten Strukturen ist in meinen Augen NGC6543, der Katzenaugennebel. Gleichzeitig ist er auch Astronomiegeschichtlich interessant, da er der erste planetarische Nebel war, der spektroskopisch untersucht wurde. William Huggins betrachtete 1864 das Spektrum dieses Nebels und konnte daraus schließen, dass planetarische Nebel - Objekte, deren Physik damals noch vollkommen unbekannt war - aus dünnem, heißem Gas bestehen. Was er sah waren nämlich diskrete Emissionslinien, statt eines erwarteten Kontinuums. Darüber hinaus konnten zwei der Linien zur damaligen Zeit keinem bekannten Element zugeordnet werden, was ein kleines Rätsel darstellte. Heute wissen wir, dass es sich bei den Linien die Huggins sah um "verbotene Linien" zweifach ionisierten Sauerstoffs OIII handelt. Verbotene Linien treten unter normalen Laborbedingungen nicht auf, da die Elektronenkonfigurationen die sie erzeugen so instabil sind, das die Zustände durch Stöße mit anderen Atomen abgeregt werden, noch bevor sie abstrahlen können. In den extremen Bedingungen planetarischer Nebel (d.h. in so wahnsinnig dünnen Gasen) ist die Stoßfrequenz aber ausreichend gering, und solche verbotenen Zustände sind lange genug stabil um sich über Strahlung abzuregen.
Die meisten von euch kennen wohl die spektakulären Detailfotos der großen Weltraumteleskope dieses Nebels, welche das komplexe Innenleben mit all den Bögen und Knoten zeigen. Aber auch hier im Forum gibt es einige fantastische Bilder, sowohl tief belichtete, die den Halo zeigen, als auch Detailfotos des Kerns. Ich habe auch mal probieren wollen, ob ich die ein oder andere Struktur im Kern auflösen kann. Aufgenommen an einem C8 mit einer Canon EOS 5D Mark IV. Da ich irgendwelche Schwingungen im System habe die ich mir noch nicht erklären kann, bin ich leider auf 4 Sekunden pro Bild beschränkt. Zusammengekommen sind rund 30 Minuten, ich bin mit dem Ergebnis ganz zufrieden. Man kann auf jeden Fall ein paar der Bögen erkennen.
Als nächstes wollte ich das Spektrum aufnehmen. Zwar nicht wie Huggins mit Prisma, sondern mit einem SA100, also einem Gitter, aber ich war gespannt auf das Ergebnis. NGC6543 ist zwar kein großes Objekt, aber eben auch nicht punktförmig. Bei solchen flächigen Objekten erkennt man natürlich schnell die Limitierung, die ein Gitter wie der SA einem setzt. Das liegt daran, das flächige Objekte ohne Schlitz oder ähnliches auch keine diskreten Emissionslinien zeigen, sondern ihrer Form entsprechend "verschmierte" Emissionslinien. Die Auflösung ist also... nicht gut. Außerdem war ich gespannt, ob das Stacken der Bilder funktionieren wird. Mit Gitter vor der Kamera hat man natürlich weniger Licht für die Sterne, und da ich leider auf 4 Sekunden Belichtungszeit pro Bild begrenzt bin, sind die sehr sehr dunkel. In der Tat war meine Befürchtung korrekt, SIRIL erkennt nicht genügend Sterne zum Stacken. Das bedeutet, ich habe einige Bilder mit jeweils 4 Sekunden Belichtungszeit, die dann alle etwa so aussehen:
Was man hier sieht ist links die 0. Ordnung, also den Nebel selbst, und rechts die 1. Ordnung, also das Licht des Nebels spektral aufgefächert. Und was man noch sieht ist Hintergrundrauschen - jede Menge davon. Was stellt man damit an? Da ich die Bilder nicht stacken kann um das Signal zu verbessern, habe ich das nächst beste gemacht was mir eingefallen ist und 10 solcher Spektren einzeln ausgewertet und daraus den Mittelwert gebildet. Das Ergebnis ist tatsächlich sehr viel rauschärmer als die einzelnen Spektren und ich bin recht zufrieden. Hier die Auswertung:
Was sieht man? Die hellste Linie, die auch Huggins damals direkt sah, ist besagte verbotene Emissionslinie des zweifach ionisierten Sauerstoffs. In Wahrheit - kann ich mit meinem bescheidenen Setup natürlich nicht auflösen - handelt es sich sogar um zwei OIII Linien, recht nah bei einander. H alpha und H gamma der Balmer Serie sind klar zu sehen. H beta ist auch zu sehen, verschmilzt allerdings mit dem prominenten Sauerstoff peak. Das ist eben das Problem auf das man stößt, wenn man flächige Objekte mit dem Star Analyser aufnimmt. Man kann aber in dem Foto oben deutlich sehen, dass direkt neben der Sauerstofflinie noch eine weitere ist, die Sauerstofflinie sieht in dem Bild doppelt aus. Und die Spektrallinie des Sauerstoffs hat auf der linken Seite ja auch einen deutlichen Knick, also H beta ist auf jeden Fall auch zu sehen. Neben Wasserstoff und Sauerstoff ist bei 587.5 nm auch noch eine Linie von angeregtem Helium zu sehen. Den ganzen Emissionslinien unterlegt ist ein ganz schwaches Kontinuum des Zentralsterns. Anzumerken ist noch, das H alpha eigentlich wesentlich kräftiger vorhanden ist. Allerdings ist die Kamera nicht besonders empfindlich für den roten Wellenlängenbereich, ab 650nm ist es schon sehr grenzwertig. Das erklärt die vergleichsweise niedrige Intensität der H alpha Linie.
Das Spektrum des Katzenaugennebels ist recht typisch für planetarische Nebel. Vielleicht ergänze ich es ja in Zukunft noch durch ein paar weitere.
Der Versuch, dem Nebel fotografisch und spektroskopisch einige Details zu entlocken, hat auf jeden Fall Spaß gemacht. Gibt es hier sonst noch jemanden der ab und zu planetarische Nebel spektroskopiert?
CS
Kalle
Die meisten von euch kennen wohl die spektakulären Detailfotos der großen Weltraumteleskope dieses Nebels, welche das komplexe Innenleben mit all den Bögen und Knoten zeigen. Aber auch hier im Forum gibt es einige fantastische Bilder, sowohl tief belichtete, die den Halo zeigen, als auch Detailfotos des Kerns. Ich habe auch mal probieren wollen, ob ich die ein oder andere Struktur im Kern auflösen kann. Aufgenommen an einem C8 mit einer Canon EOS 5D Mark IV. Da ich irgendwelche Schwingungen im System habe die ich mir noch nicht erklären kann, bin ich leider auf 4 Sekunden pro Bild beschränkt. Zusammengekommen sind rund 30 Minuten, ich bin mit dem Ergebnis ganz zufrieden. Man kann auf jeden Fall ein paar der Bögen erkennen.
Als nächstes wollte ich das Spektrum aufnehmen. Zwar nicht wie Huggins mit Prisma, sondern mit einem SA100, also einem Gitter, aber ich war gespannt auf das Ergebnis. NGC6543 ist zwar kein großes Objekt, aber eben auch nicht punktförmig. Bei solchen flächigen Objekten erkennt man natürlich schnell die Limitierung, die ein Gitter wie der SA einem setzt. Das liegt daran, das flächige Objekte ohne Schlitz oder ähnliches auch keine diskreten Emissionslinien zeigen, sondern ihrer Form entsprechend "verschmierte" Emissionslinien. Die Auflösung ist also... nicht gut. Außerdem war ich gespannt, ob das Stacken der Bilder funktionieren wird. Mit Gitter vor der Kamera hat man natürlich weniger Licht für die Sterne, und da ich leider auf 4 Sekunden Belichtungszeit pro Bild begrenzt bin, sind die sehr sehr dunkel. In der Tat war meine Befürchtung korrekt, SIRIL erkennt nicht genügend Sterne zum Stacken. Das bedeutet, ich habe einige Bilder mit jeweils 4 Sekunden Belichtungszeit, die dann alle etwa so aussehen:
Was man hier sieht ist links die 0. Ordnung, also den Nebel selbst, und rechts die 1. Ordnung, also das Licht des Nebels spektral aufgefächert. Und was man noch sieht ist Hintergrundrauschen - jede Menge davon. Was stellt man damit an? Da ich die Bilder nicht stacken kann um das Signal zu verbessern, habe ich das nächst beste gemacht was mir eingefallen ist und 10 solcher Spektren einzeln ausgewertet und daraus den Mittelwert gebildet. Das Ergebnis ist tatsächlich sehr viel rauschärmer als die einzelnen Spektren und ich bin recht zufrieden. Hier die Auswertung:
Was sieht man? Die hellste Linie, die auch Huggins damals direkt sah, ist besagte verbotene Emissionslinie des zweifach ionisierten Sauerstoffs. In Wahrheit - kann ich mit meinem bescheidenen Setup natürlich nicht auflösen - handelt es sich sogar um zwei OIII Linien, recht nah bei einander. H alpha und H gamma der Balmer Serie sind klar zu sehen. H beta ist auch zu sehen, verschmilzt allerdings mit dem prominenten Sauerstoff peak. Das ist eben das Problem auf das man stößt, wenn man flächige Objekte mit dem Star Analyser aufnimmt. Man kann aber in dem Foto oben deutlich sehen, dass direkt neben der Sauerstofflinie noch eine weitere ist, die Sauerstofflinie sieht in dem Bild doppelt aus. Und die Spektrallinie des Sauerstoffs hat auf der linken Seite ja auch einen deutlichen Knick, also H beta ist auf jeden Fall auch zu sehen. Neben Wasserstoff und Sauerstoff ist bei 587.5 nm auch noch eine Linie von angeregtem Helium zu sehen. Den ganzen Emissionslinien unterlegt ist ein ganz schwaches Kontinuum des Zentralsterns. Anzumerken ist noch, das H alpha eigentlich wesentlich kräftiger vorhanden ist. Allerdings ist die Kamera nicht besonders empfindlich für den roten Wellenlängenbereich, ab 650nm ist es schon sehr grenzwertig. Das erklärt die vergleichsweise niedrige Intensität der H alpha Linie.
Das Spektrum des Katzenaugennebels ist recht typisch für planetarische Nebel. Vielleicht ergänze ich es ja in Zukunft noch durch ein paar weitere.
Der Versuch, dem Nebel fotografisch und spektroskopisch einige Details zu entlocken, hat auf jeden Fall Spaß gemacht. Gibt es hier sonst noch jemanden der ab und zu planetarische Nebel spektroskopiert?
CS
Kalle
