44. Woche - Der wenig bekannte Supernovarest SNR G082.2+05.3

 -  Astrofoto der Woche
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Im heutigen AdW präsentieren wir eine regelrecht „exotische“ Aufnahme. Markus Blauensteiner, Mitglied der Fachgruppe Astrofotografie, ist der Bildautor. Wir blicken in den Nordwestbereich im Cygnus, wo es von Nebeln nur so wimmelt. Wichtigstes Detail darin: Ein Supernovarest mit SNR G082.2+05.3 als Katalognummer. Markus Blauensteiner schreibt dazu: „Der Tipp, dieses Objekt aufzunehmen, kam von Stefan Binnewies. Praktischerweise passt der SNR genau ins Bildfeld, also wurden mindestens zehn Sommernächte genutzt, um Rohbilder zu sammeln.“ Aufnahmedatum war der Zeitraum nach dem 28.07.2021, Aufnahmeort war Verclause (Frankreich). Mit einem Takahashi Epsilon 130ED (130 mm Öffnung, 430 mm Brennweite) und einer CCD-Kamera Moravian G2-8300 wurden die Farben aufgenommen, Belichtungszeit 22 x 10 min pro RGB-Kanal, dazu kamen 110 x 10 min [OIII]-Belichtungen. Mit einer CMOS-Kamera des Typs QHY 268m entstanden die Luminanz- und Hα-Belichtungen (54 x 5 min bzw. 108 x 5 min). Dieser Belichtungsmarathon erreichte damit 42 h 50 min (!). Als Montierung dient eine 10micron GM2000 HPS II. Von seiner Heimat Oberösterreich aus steuert Markus die gesamte Sternwarte mit der Software "Voyager" von Leonardo Orazi. Das Bild misst 2° 20' x 1° 45', wobei Norden oben liegt und Osten links.

Erst einmal zur Orientierung. Das Aufnahmefeld liegt grob gesagt auf der Verbindungslinie der Sterne α Cygni (Deneb) und δ Cygni, etwas näher an Deneb und ca. 5° nördlich von γ Cygni (siehe Zusatzbild 1, aus Aladin). Im AdW sind in diesem Gebiet viele langgezogene, teilweise auch bogenförmige Nebel erkennbar, bei denen das rote Hα-Leuchten überwiegt. Bereits in den 1950er Jahren haben sich Astronomen für die HII-Regionen dieses Himmelsabschnittes interessiert. G.A. Shajn und V.F. Gaze veröffentlichten 1950 „A few results of the study of emissive galactic nebulae” und erweiterten jährlich diese Studien. Stewart Sharpless brachte 1953 den ersten und 1959 den zweiten „Catalogue of HII Regions“ heraus. Beverly T. Lynds publizierte 1965 den bekannten „Catalogue of bright nebulae”. Eine bahnbrechende Arbeit folgte Ende der 1960er Jahre von drei Astronomen des Vermillion River Observatory in den USA: H.R. Dickel, H.J. Wendker, J.H. Bieritz: „The Cygnus X region. V. Catalogue and distances of optically visible H II regions“; Astron. & Astrophys. 1, 270-280 (1969). „Cygnus X“ heißt also dieser Himmelsabschnitt. Darin wurden 193 DWB-Nebel katalogisiert. Die wichtigsten sind im Zusatzbild 2 notiert. Was ihre Entfernung angeht, so gab es Uneinigkeit – je nach Messverfahren (und davon gibt es genug, teilweise sehr komplizierte!). Die Herren DWB selbst entwickelten eine plausible Methode, über die sie für ihre Nebel Entfernungen zwischen 3900 und 7800 Lj berechnen konnten.

Interessantestes Objekt in Cygnus X ist jedoch die lichtschwache, bläulich leuchtende elliptische Nebelblase in der Bildmitte. Das ist der Supernovarest G082.2+05.3, auch als W 63 katalogisiert. Man erkennt optisch aber nur die hellsten Partien, die türkis in [OIII] leuchten, besonders an der West- und der Ostseite in Form von Filamenten. Es gibt auch lichtschwächere Partien, dazu das Originalbild herunterladen und ein wenig suchen. Der Nordrand scheint auf den ersten Blick in der Mitte der oberen Bildkante zu liegen, bei dem hellen blauen Stern. Aber die dortige Färbung ist nicht türkis, sondern bläulicher. Und in der Tat: Bei den Pixelkoordinaten (1802/228) sitzt der Stern HD 193536, ein 6,44 mag heller B2V-Stern mit dem Farbindex B-V = -0,13 mag. Energetisch vermag er den Wasserstoff um sich herum nicht zu ionisieren. Aber er kann den umgebenden Staub aufleuchten lassen. HD 193536 liegt eindeutig nicht im Nordrand des Supernovarestes, sondern in dem Reflexionsnebel mit der Katalognummer GN 20.17.2.02 (Th. Neckel: Atlas of Galactic Nebulae, Vol. I, II, III, Treugesell-Verlag K.G., Düsseldorf 1985, 1987, 1990). Der Südbereich des Reflexionsnebels scheint aber ein anderes Blau als der hellere Nordbereich zu besitzen. Hier sind lichtschwache [OIII]-Anteile des Supernova-Nordrandes angedeutet. Bei (1978/1878) kommt ebenfalls ein sehr lichtschwaches [OIII]-Filament zum Vorschein. Einen regelrechten Südrand von SNR G082.2+05.3 zu finden, ist jedoch trotz der sehr langen Belichtungszeit nicht möglich. Und die zahlreichen roten Hα-Nebel helfen dabei auch nicht, auch wenn sie Filamente aufweisen und daher an einen SNR erinnern. Sie lassen sich der elliptischen Struktur nicht sauber zuordnen, insbesondere nicht im Nordbereich bei DWB 170 (hier knapp außerhalb des Bildes).

Aber die Astrophysik hilft sofort weiter. Astrofotografen, bitte nicht mit den Zähnen knirschen, Ihr müsst ja nicht weiterlesen … ;-))). Optische Wellenlängen sind nicht alles. Supernovareste senden eine nicht-thermische Strahlung aus, die im Radiokontinuum bei einer Frequenz von 408 MHz sehr gut nachweisbar ist. Daher kamen L.A. Higgs et al. auf die Idee, ein größeres Umfeld in Cygnus X mittels Radio-Survey bei 408 MHz zu untersuchen. Im Zusatzbild 3 ist das 8° große Survey-Feld zu sehen, allerdings mit den Koordinaten B1950. Je intensitätsstärker ein Objekt ist, desto dunkler wird es im Bild dargestellt. Einige Objekte habe ich gelb hinterlegt beschriftet. Zur Orientierung: Im Zentrum sitzt rot umkringelt der Propellernebel DWB 111 (Simeis 57). Oberhalb erkennt man die geschlossene elliptische Fläche, die SNR G082.2+05.3 bei 408 MHz tatsächlich bildet – ein Indiz für seine SNR-Natur. Unten ist ein weiterer SNR zu sehen: der „g Cygni-SNR“ G078.2+02.1. Der Stern g Cygni (der nichts mit dem SNR zu tun hat) ist gelb eingezeichnet. Kennt jemand Amateuraufnahmen von diesem SNR? Higgs et al. geben für die beiden Supernovareste (sie sprechen von „extended 408-MHz sources“) 100' x 64' (oval) bzw. 60' (rund) an. Man sieht jetzt auch, dass Hα-Nebel ebenfalls im Radiokontinuum leuchten. Eine saubere Unterscheidung ist schwierig. Ein SNR ist nur eindeutig identifizierbar, wenn seine Strahlungsflussdichte gegenüber den HII-Regionen hoch genug ist.

Übrigens gab es schon früher erfolgreiche Radiobeobachtungen von SNR. Erstmals war es der niederländische „Radio-Pionier“ G. Westerhout, der 1958 eine ausführliche Untersuchung bei 1370 MHz vorstellte. Sein Objekt Nr. 63 (heute kurz W 63) ist mit SNR G082.2+05.3 identisch. In den damaligen Anfängen galaktischer Radioastronomie konnte Westerhout aber noch keine konkreten Objekteigenschaften angeben. 1971 hat der Bonner Radioastronom H. J. Wendker eine Arbeit veröffentlicht: Radio Observations of Selected H II Regions; Astronom. & Astrophys. 13, 65-70. Auch die Radioquelle W 63 (auch damals noch nicht als SNR G082.2+05.3 bekannt) wurde als ovale Fläche registriert – die Auflösung war aber noch nicht gut genug. Die Natur als SNR war damals bereits diskutiert.

Wie weit ist unser SNR G082.2+5.3 nun entfernt und welchen wahren Durchmesser hat er? Auch hier gibt es (wie so oft) unterschiedliche Messwerte. Neueste Werte stammen von H. Zhao et al. (2020), dort werden (1,34 ± 0,13) kpc angegeben (4370 Lj mit 10% Fehler). Shan et al. (2018) konnten (3,2 ± 0,4) kpc bestimmen (10400 Lj) – mehr als doppelt soviel. F. Mavromatakis et al. (2004) nennen 1,6 bis 3,3 kpc (5200 bis 10800 Lj). Das Problem liegt u.a. darin, dass wir tangential in einen galaktischen Spiralarm blicken, wobei die Objekte auch sicherlich hintereinander gestaffelt liegen dürften. Nehmen wir (ohne Überlegung) den Mittelwert, so ergeben sich 2,33 kpc (7600 Lj). Damit läge der SNR eher hinter den DWB-Nebeln. Bei 100' bedeutet das einen echten Durchmesser von 220 Lj … wooowww. Der Cirrusnebel im Cygnus oder der Vela-SNR kommen nur auf 120 bis 130 Lj Durchmesser. Oder sollte die Distanz zu SNR G082.2+05.3 doch kleiner sein und der SNR dann doch der DWB-Nebel liegen???

Anmerkungen: Mit diesem technisch aufwändigen, aber super gelungenen AdW hat der Bildautor wieder einmal „seine Duftmarke“ hinterlassen: Die Zusammenführung der Schmalbandaufnahmen mit Luminanz- und RBG-Belichtungen gelang super. Natürlich ist es dem südfranzösischen Himmel zu verdanken, dass in der langen Belichtungszeit von ca. 43 Stunden auch kräftige Objektsignale zustande kamen (43 Stunden sind beispielsweise auch im Ruhrgebiet möglich, aber mit welchem Signal/Rausch-Verhältnis?). Über die Frage, ob die Farben in Ordnung sind, brauchen wir kein Wort zu verlieren.

Ein dickes Dankeschön an Markus Blauensteiner für dieses hervorragende Bild. Das AdW-Team gratuliert ganz herzlich zum Astrofoto der Woche!

 

Peter Riepe
Bildautor: Markus Blauensteiner

 

Koordinaten von SNR G082.2+05.3 (J2000.0):
RA = 20 h 19 min 11 s, DE = +45° 30' 00"

 

 

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