27. Woche - Ein weiterer Messier 1 zum Vergleich

 -  Astrofoto der Woche
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Im AdW der vergangenen Woche stellten wir Messier 1 vor, aufgenommen von Thomas Wahl. Nun folgt ein weiteres Bild von M 1, diesmal von Lars Stephan und Marco Eckstein. Lars Stephan setzte einen 160-mm-Refraktor mit f = 1600 mm des Herstellers Astro-Optik Manufaktur (R. Mündlein) ein. Mit einem Riccardi-Reducer wurde auf 1.200 mm Brennweite verkürzt (f/7,5). Dazu kam die Kamera, eine monochrome ASI1600 mit Astrodon-Schmalbandfiltern für Hα (HWB 5 nm) und [OIII] (HWB 5 nm). Marco Eckstein verwendete ein EgdeHD 8 von Celestron, Brennweite hier 1.490 mm. Dazu eine ASI2600MC Pro mit Optolong L-eXtreme-Filter. Lars Stephans Aufnahmen enstanden an sieben Tagen vom 22.02.-08.03.2021 in Heringsdorf/Ostsee. Die Einzelbelichtungszeit von anfangs 5 min wurde auf 10 min erhöht. Insgesamt wurden es 20 x 5 min + 28 x 10 min = 380 min Hα sowie 24 x 5 min + 33 x 10 min = 450 min [OIII]. Bei Marco Eckstein wurden es 65 x 8 min = 8 h 40 min in drei Nächten im Zeitraum vom 23.-25.02.2021 bei meist gutem Seeing in Rimpar bei Würzburg am Main. Das Bildfeld misst 24' x 24' und hat Norden oben, Osten links.

Zur Bildbearbeitung: Jeder stackte zunächst seine eigenen Daten. Anschließend wurden die kalibrierten Hα- und [OIII]-Stacks beider Teleskope via Astro Pixel Processor aufeinander registriert und gestreckt. Die weitere Bearbeitung erfolgte in Adobe Photoshop, nachdem die Sterne per StarNet++ entfernt wurden. Da StarNet++ nicht fehlerfrei funktioniert (manche Filamente im Nebel wurden fälschlicherweise als Sterne identifiziert!), sind alle Strukturen in M 1 zunächst überprüft und, wo erforderlich, per Ebenenmaske wiederhergestellt worden. Dank der langen Belichtungszeit war das Rauschen gering, was die weitere Bearbeitung deutlich vereinfachte. Die Kontrasterhöhung und Betonung der Strukturen und Farben konnte mit dem CameraRAW-Tool in Photoshop bequem durchgeführt werden. Zur Schärfung diente u.a. der SmartSharpen-Filter in Photoshop, der ähnliche Ergebnisse wie eine Deconvolution liefert, allerdings sehr feine Einstellmöglichkeiten und eine schnelle Vorschau bietet. Im letzten Schritt wurden die Sterne wieder hinzugefügt. Die Zusammenführung der Daten – konkreter gesagt die Erzeugung des Summenbildes beider Autorenaufnahmen – erledigte Marco Eckstein.

Zu Messier 1 selbst gibt es aufgrund der ausführlichen Objektbeschreibung der Vorwoche nur eine einzige Ergänzung. Die Autoren bemerken: „Es gibt eine schwache, vom Zentrum nach Norden verlaufende Struktur außerhalb des hellen Nebelbereichs, die wir in dieser Form zuvor noch nicht so deutlich wahrgenommen hatten. Sollte sie zusammen mit der Supernova-Explosion entstanden sein, müsste diese "Röhre" deutlich schneller unterwegs sein als der helle Rest des Nebels.“ Da muss ich sofort antworten: Wunderbar, dass auch derartige astronomische Details auffallen! Was gibt es über diese Struktur zu berichten? Im Zusatzbild 1 sind zwei Ansichten zu sehen. Links ist ein einfacher Ausschnitt aus dem AdW, rechts habe ich einen Blau-Auszug gewählt und danach über Helligkeit und Kontrast dieses schwache Detail hervorgehoben. Es zeigt eine verflochtene Struktur mit parallelen Seiten, die sich (man kann es im Bild nachmessen) etwa 165'' nach Norden erstreckt. Bereits 1970 entdeckte Sidney van den Bergh dieses außergewöhnliche Detail (Astrophys. Journal 160, L27). Sie gaben aber nur 90'' x 45'' Ausdehnung an. Zwanzig Jahre später erschien eine spektroskopische Untersuchung von M. Marcelin et al. mit dem vielsagenden Titel: „Kinematics of the Jet of the Crab Nebula“ in Astron. & Astrophys. 228, 471-476 (1990). Diese Untersung ergab, dass dieser Jet eine expandierende Zylinderform besitzt, die sich entlaang ihrer Achse mit einer mittleren Geschwindigkeit von 260 km/s ausdehnt. Dies führt zu einer messbaren Verlängerung von 0,22'' pro Jahr (Fesen & Gull, 1986). Ambitionierte Astrofotografen könnten diese Bewegung z.B. innerhalb eines Zeitraums von 10 Jahren leicht selbst nachweisen. All das passt sehr gut zu der Vorstellung, dass der Jet zeitgleich mit der Supernova-Explosion entstand. Die Bildanalyse zeigt jedoch bei genauerer Betrachtung, dass die Achse des Jets weit am Pulsar als Entstehungsort vorbeiläuft.

Anmerkungen: Beide Astrofotografen hatten im Februar 2021 Kontakt. Dabei stellten sie fest, dass sie am selben Objekt werkeln – nämlich an M 1. So wurde beschlossen, daraus eine Kooperation zu machen. Bemerkenswert daran ist, dass beide Bildautoren bei der großen Distanz der Aufnahmeorte zu einer hervorragenden Synchronisierung ihrer Daten gelangten. Die gesamte Belichtungszeit kommt somit auf 520 min + 830 min = 22,5 Stunden.

Es hat sich in der Amateurszene eingebürgert, dass bei Einsatz mehrerer Teleskope (auch ziemlich unterschiedlicher) gern die „Gesamtbelichtungszeit“ angegeben wird. Hierzu ein Kommentar: Eine solche Aussage zur Gesamtbelichtungszeit ergibt nur dann einen Sinn, wenn die Teleskope in etwa ein gleiches Öffnungsverhältnis aufweisen. Das ist hier mit ca. 1:7,5 (Apertur f/7,5) der Fall. Auch sollten die weiteren Aufnahmetools (Filter, Kameras) eine etwa gleiche Lichtausbeute liefern. Die Autoren schreiben: „Unter Berücksichtigung von Mittenabschattung und Reflexionsverlusten an den Spiegeln dürften das Edge HD8 und der 160er Refraktor etwa gleich viel Licht auf den Chip bringen.“ Jawohl – in diesem Fall also sinnvoll!

Das möchte ich noch einmal durch ein Zahlenbeispiel erläutern. Zwei Aufnahmen wurden wie folgt gemacht:

(1) Belichtungszeit 5 Stunden bei einem Öffnungsverhältnis von 1:4,5 (= Blende 4,5)

(2) Belichtungszeit ebenfalls 5 Stunden, aber beim Öffnungsverhältnis von 1:7,5 (= Blende 7,5)

Welche Gesamtbelichtungszeit? 10 Stunden??? Das ist zwar vom reinen Zeitaufwand her richtig, aber lichttechnisch irreführend. Denn das Teleskop 2 kommt nur auf (4,5 x 4,5) / (7,5 x 7,5) = 20,25/56,25 = 0,36 = 36% der Photonenausbeute von Teleskop 1.

Die Bildautoren bemerkten etwas, was im letzten AdW bereits erwähnt wurde: Die Expansion des Krebsnebels konnte eindrucksvoll veranschaulicht werden. Sie schreiben: „Das Übereinanderlegen unserer Daten mit einer Aufnahme vom VLT der ESO aus dem Jahr 1999 gelang gut. Auch wenn unterschiedliche Filter verwendet wurden, lässt sich dennoch eine schöne Animation basteln, welche die Ausbreitung des Nebels klar nachweist. Sämtliche feinen Filamente lassen sich in beiden Einzelbildern wiedererkennen.“ Das Zusatzbild 2 zeigt diese Animation. Die Fixsterne bleiben als zugrunde liegendes Bezugssystem eindeutig fest an ihren Positionen.

Jetzt zum Titel dieses AdWs: „Ein weiterer Messier 1 zum Vergleich“. Es ist sinnvoll und auch immer erwünscht, ältere AdWs mit aktuellen zu vergleichen. Und so bietet sich der Vergleich des heutigen mit dem AdW der Vorwche an. Die Bildautoren konnten die Nebelfilamente sehr filigran herausarbeiten, weil sie häufig gute Seeingbedingungen hatten, und das bei einer Belichtungszeit von 22,5 Stunden. Die Detailauflösung ist in der Tat deutlich besser als beim AdW der Vorwoche. Von daher vielleicht noch einmal der Hinweis: Man kann zwar durch Schärfung/Deconvolution die Details verfeinern, aber der versierte Astrofotograf erkennt dies doch mehr oder weniger schnell. Nichts geht über möglichst hoch auflösende Primäraufnahmen! Insofern sind technisch-bauliche Maßnahmen anzuraten, die das effektive Seeing am Ort verbessern, z.B. (a) optimale Durchlüftung der Sternwarte, (b) Vermeidung von Temperaturunterschieden, die das Instrumenten- oder Tubus-Seeing verschlechtern. (c) Sehr empfehlenswert ist der Einbau einer Teleskopdurchlüftung (z.B. bei einem Spiegelteleskop der stetige Luftaustausch durch seitliches Beblasen des Spiegels von der einen Seite und Absaugen auf der Gegenseite). Wenn möglich, sollte auch eine möglichst große Höhe des Teleskops über dem Umgebungsboden gewählt werden, um das elende Boden-Seeing einzudämmen.

Ein wesentliches Detail fehlt jedoch im aktuellen AdW, und zwar der mit dem Filamentsystem durchmischte Synchrotronebel. Dieser Nebel leuchtet ohne Emissionslinien nur im kontinuierlichen Licht, besonders stark im kurzwelligen Spektralbereich. Die engbandigen Interferenzfilter lassen genau dieses Licht so gut wie nicht durchkommen. Insofern kann man mit Schmalbandaufnahmen die Scargle-Wisps beim Pulsar leider nicht nachweisen, auch der Pulsar selbst ist nur geschwächt sichtbar. Um noch einmal diese Region näher zu zeigen, schaue man sich das Zusatzbild 3 an. In der Bildmitte ist der Pulsar zu sehen, aufgenommen am Nordic Optical Telescope auf La Palma im infraroten Kontinuum mit einem 157 nm breiten Filter. Sehr schön kommen die Wisp-Strukturen heraus, selbst im IR-Bereich (aber eben Kontinuum, nicht Schmalband).

Einen schönen Dank an Lars Stephan und Marco Eckstein für diese wunderbare Ausarbeitung ihrer Schmalband-Ergebnisse! Und nicht zu vergessen: Das AdW-Team gratuliert herzlich zum Astrofoto der Woche.

 

Peter Riepe
 

Bildautoren: Lars Stephan und Marco Eckstein

 

Koordinaten des zentralen Pulsars (J2000.0):
RA = 05 h 34 min 31,9 s, DE = +22° 00' 52"

 

 

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