Gas und Staub im Orion

 

Credit: Julian Zoller

Wer durch ein Teleskop schaut, sieht vor allem mehr Sterne als mit bloßem Auge. Dies bemerkte auch einer der ersten Teleskopbauer, der Physiker Galileo Galilei im Jahre 1610. So erkannte er, dass die Milchstraße kein kontinuierliches Band ist, sondern aus zahlreichen einzelnen Sternen besteht, die das Teleskop für das menschliche Auge trennen kann. Dieser Beobachtung folgend sind auch spätere Beobachter davon ausgegangen, dass sich nebelartige Objekte in Sterne auflösen, wenn man nur ein genügend großes Teleskop verwendet.

Moderne Astrofotografen wie Julian Zoller, dem wir die Aufnahme oben verdanken, hüllen das Universum wieder in Staub und Nebel ein. Auf ihren langzeitbelichteten Aufnahmen, angefertigt mit speziellen Kameras, erkennen wir das Material zwischen den Sternen: Relativ dichte Staubbänder legen sich wie Schatten vor das Sternenlicht oder streuen das blaue Licht junger Sterne, die heiß und hell leuchten. Mit ihrer ionisierenden UV-Strahlung regen sie allgegenwärtige Wasserstoffatome im dünnen Gas zum Leuchten an. Das Wasserstoffgas leuchtet in einer charakteristischen roten Farbe von 656 Nanometer Wellenlänge.

Zu sehen ist auf dem Bild der zentrale Teil des Sternbildes Orion. In den Ecken des Bildes ist jeweils einer der hellen Sterne zu sehen, die gemeinsam die Figur des Jägers bilden. Links oben der rötliche Stern Betelgeuse (im deutschen Sprachraum auch Beteigeuze genannt), rechts oben Bellatrix, rechts unten Rigel und schließlich der Stern Saiph, der das rechte Knie des Jägers markiert. Die Strichfigur aus dem Kosmos Himmelsjahr hilft bei der Orientierung:

Credit: Kosmos Himmelsjahr

Wenn wir in Richtung des Sternbildes Orion schauen, betrachten wir den Orion-Arm unserer Milchstraße. Unsere Milchstraße ist eine Spiralgalaxie, für die solche Spiralarme typisch sind. In ihnen verdichtet sich die Materie, es kommt zur Geburt von Sternen, aber auch recht früh zum Tod der besonders massereichen Exemplare. Diese Sterne vergehen in gewaltigen Supernova-Explosionen. Die Frage wie lange es noch dauert, bis uns Betelgeuse dieses kosmische Schauspiel vorführt, wurde im letzten Winter eifrig diskutiert, als dieser Stern ungewöhnlich stark an Leuchtkraft verlor.

Das rotleuchtende Wasserstoffgas zeichnet einen großen Bogen nach, der Barnard's Loop genannt wird, nach dem Astronomen Edward Emerson Barnard (1857-1923). Sein Durchmesser beträgt etwa 300 Lichtjahre, seine Entfernung zu uns 1500 Lichtjahre. Er könnte der Überrest einer Supernova sein, die bereits vor 2 Millionen Jahren einen großen alten Stern zerriss. Ein kleiner Vorgeschmack auf das, was uns bei Betelgeuse erwartet.

Fotograf: Julian Zoller
Kamera: Canon 600Da
Objektiv: 50mm Sigma Art
Montierung: Skywatcher Star-Adventurer
Belichtung: 173*150s

Der Orionnebel und seine Kinder

Credit: Julian Zoller

 Wenn wir in den Wintermonaten in Richtung des Sternbildes Orion schauen, blicken wir auf einen der äußeren Spiralarme unserer Milchstraße. Dieser Arm aus Gas und Staub ist die Brutstätte von neuen Sternen. Der Orionnebel, nach dem Katalog nebelartiger Objekte von Charles Messier (1730-1817) auch einfach M42 genannt, ist ein besonders fotogener Teil dieser Himmelsregion. In diesem etwa 1.300 Lichtjahre entfernten Nebel regen junge Sterne Wasserstoff zum Leuchten an. Das von diesem Gas verströmte rote Licht wird teilweise durch dunklen Staub blockiert, wodurch fantastische Strukturen entstehen.

In dem Bereich, in dem der Nebel in einem kräftigen Blau leuchtet, sehen wir die hauptsächlichen Verursacher des Spektakels. Vier Sterne bilden hier ein Trapez. Das blaue Leuchten zeigt die tatsächliche Farbe dieser Sterne. Ihr Licht wird am umgebenden Staub gestreut. Die vier hellen Sterne teilen sich einen Sternnamen: Theta Orionis. Die mit einem Alter von 10.000 bis 100.000 Jahren noch sehr jungen Sterne sind aber nur die hellsten Exemplare eines ganzen Sternhaufens. Dieser sogenannte Trapezsternhaufen ist mit einer Dichte von 6.000 Sternen pro Kubiklichtjahr sehr reichhaltig!
Die geballte Strahlung dieses Sternhaufens regt nicht nur den Wasserstoff zum Leuchten an, sondern erodiert den umgebenden Nebel. So entsteht das höhlenartige Aussehen des Orionnebels.

Der Orionnebel selbst ist Teil eines viel größeren Komplex, von den Astronomen OMC-1 genannt. Er umfasst einen Bereich am Himmel mit einer Winkelausdehnung von 10°, das entspricht zwanzig Vollmonddurchmesser! Nur den vom Trapez zum Leuchten angeregten Teil können wir sehen.

 Wo Sterne entstehen, sind Planeten nicht weit. Schon im Jahre 1997 konnte das Weltraumteleskop Hubble mit seiner Infrarotkamera warme Staubscheiben im Orionnebel nachweisen, in denen sich gerade Planeten bilden. Diese Scheiben werden Proplyds genannt, ein Wort, gebildet aus der englischen Bezeichnung protoplanetary disk, also protoplanetare Scheibe. Der Astrofotograf Julian Zoller hat sich die Mühe gemacht in seiner M42-Aufnahme die Proplyds zu identifizieren und die passenden Aufnahmen des Hubble-Weltraumteleskops einzufügen:

Credit: Julian Zoller

Man muss sich klar machen, dass es sich bei der großen Ansammlung von Gas und Staub um ein gewaltiges Recycling handelt. Würde es keine Galaxien wie unsere Milchstraße geben und die Sterne stattdessen im Universum gleichmäßig verteilt sein, wären am Ende eines Sternenlebens alle vom Stern gebildeten chemischen Elemente verloren, unendlich verdünnt im großen Nichts. Galaxien haben aber die Eigenart mit ihrer gravitativen Kraft den Sternenstaub immer wieder neu zu sammeln und daraus neue Sterne und Planeten zu bilden. Diese Planeten bestehen aus größeren Atomen als der einfache Wasserstoff und ermöglichen so die komplexe Chemie des Lebens. Wir sind Sternenstaub.

Das Sternbild Orion gehört zu den bekanntesten und ist auch recht leicht zu finden.

Der Orionnebel befindet sich im Schwert des Himmelsjägers und ist in dieser Abbildung der Planetariumssoftware Stellarium als kleine diffuse Wolke zu sehen.

Daten zu der Aufnahme von Julian Zoller:

Teleskop: 70cm RC Landessternwarte Heidelberg
Kamera: SBIG STX-16803
Mount: Custom build FS2
12*300 sec H Alpha
120*10 sec H Alpha
2.5h RGB from a Canon 600Da and a 8“ RC

Ein Flug in den Orion-Nebel

Heiße Sterne in kalten Wolken

Ein kleiner Blick in den Nachthimmel, natürlich mit etwas Beschiss: Da bei uns der Himmel chronisch wolkenverhangen ist, nutzen wir Teleskope auf Teneriffa. Kein noch so gutes optisches Teleskop kommt allerdings gegen den Mond an. Diese riesige, nervige Himmelslaterne ist fast voll und daher die Bilder der leuchtschwachen Objekte heute arg verrauscht.

Auf der linken Hälfte der von der Sonne beleuchteten Mondscheibe seht ihr einen hell leuchtenden Punkt inmitten eines dunklen Gebietes. Es handelt sich um den vierzig Kilometer durchmessenden Krater Aristarchus. Der mit 500 Million Jahre sehr junge Mondkrater hat eine tiefe Narbe in das dunkle Basaltgestein des Oceanus Procellarum geschlagen. Drei Kilometer tief reicht der Krater, tief genug, um helles Anorthosit der Mondkruste emporzufördern.

Jupiter ist immer noch die Attraktion des Himmels, vor allem wenn man vor lauter Vollmond sonst fast nichts sieht. Allerdings geht Jupiter gemeinsam mit dem dem Sternbild Stier, in dem er sich befindet, immer früher unter. Gegen Monatsende schon um 2 Uhr morgens.

Bei dieser Aufnahme haben wir noch schön den Großen Roten Fleck, GRF, erwischt. Es ist die, eher lachsfarben als rot erscheinende, atmosphärische Struktur rechts unten. Der GRF ist ein Sturmsystem, zu dem es schon seit 180 Jahren gesicherte Beobachtungen gibt - so alt ist der Fleck also mindestens. Aus unserer Sicht rotiert der Sturm gegen den Uhrzeigersinn mit einer Periodendauer von etwa 4 Tagen. Wie jüngere Beobachtungen zeigen, nimmt diese Periodendauer ab, das heißt der Sturm dreht sich immer schneller. Dies geht damit einher, dass er auch immer kleiner wird (siehe interstellarum, Nr. 86). Der GRF verhält sich also wie eine Eiskunstläuferin, die ihre Arme anlegt und dadurch immer schneller rotiert.

Immer wieder nett anzusehen sind die vier großen Jupitermonde.

Von links nach rechts: Io, Europa, Ganymed und ganz rechts außen Kallisto. Diese Reihenfolge entspricht auch der Abfolge der Monde von Innen nach Außen also der Abfolge der Entfernung von Jupiter. Die Entdeckung dieser vier Monde durch Galileo Galilei im Jahre 1610 war ein großes Ereignis, denn zum ersten Mal in der Geschichte wurden Himmelskörper beobachtet, die nicht die Erde umkreisen. Das war ein tödlicher Schlag für die aristotelische Physik und ein Indiz für das heliozentrische Weltbild. Zu Ehren von Galilei werden diese vier Monde auch Galilei'sche Monde genannt. Galilei selbst wollte sich bei seinem Mäzen beliebt machen und sprach von den Medicei'schen Gestirnen.

Schwenken wir oberhalb von Jupiter, kommen wir in das Sternbild Perseus. Dort befindet sich der Nebel NGC 1579.

Dieser mäßig helle, irreguläre Nebel ähnelt ein bisschen dem berühmten Trifidnebel (Messier 20), weshalb er auch "Nördlicher Trifid" genannt wird. In der großen Staubwolke NGC 1579 steckt ein sehr junger massereicher Stern. Bereiche, in denen der Staub in NGC 1579 besonders dicht ist, heben sich dunkel ab vor dem durch den Staub geröteten Licht des Sterns. Diese Rötung wird also durch einen Effekt verursacht, der uns von Sonnenuntergängen vertraut ist. NGC 1579 ist etwa 2100 Lichtjahre entfernt und drei Lichtjahre groß.

Der Orionnebel (Messier 42) ist trotz Mondlicht immer ein lohnender Anblick am Winter-Sternhimmel.

Die Rötung hier wird von sogenannten HII-Regionen verursacht: Heiße Sterne ionisieren mit ihrem UV-Licht Wasserstoffatome. Bei der Rekombination von Elektron und Proton gibt der Wasserstoff eine charakteristische Farbe bei einer Wellenlänge von 656 Nanometer ab - so Häufig zu beobachten, dass man von der "Farbe des Universums" sprechen könnte.
Damit Sterne solch eine HII-Region erzeugen können, müssen sie mindestens 25.000 Kelvin heiß sein - zum Vergleich: Unsere Sonne bringt es auf 5.800 Kelvin. Diese Sterne bilden ein Trapez, das im Teleskop wunderbar anzusehen ist. Hier in der Aufnahme ist das einfach der völlig überbelichtete weiße Fleck.
Der bläuliche Anteil in der Nebelfarbe ergibt sich durch die Streuung des Sternlichts. Die heißen jungen Sterne solcher Sternentstehungsregionen leuchten nicht gelblich wie unsere Sonne, sondern bläulich. Der Orionnebel markiert die hellste Struktur einer viel größeren Sternentstehungsregion im Sternbild Orion in circa 1300 Lichtjahre Entfernung. Diese kalte Wolke, die fast den gesamten Bereich der "Beine" des Himmelsjägers Orion ausfüllt hat eine masse von circa 100.000 Sonnen.

Der Mond steht nun hoch am Himmel und beleuchtet das Sternentheater, wie diese Ansicht der All-Sky-Camera zeigt.

Für heute Abend soll es daher genügen. Nächstes Wochenende geht der Mond deutlich später auf und ist lange nicht so hell.

Literatur und Lesetipp: Fotografischer Mondatlas

Blick in den Himmel - Astronomie live 2.13

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