52. Woche - IC 342 - eine verdunkelte Spiralgalaxie

 -  Astrofoto der Woche
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Im letzten AdW dieses Jahres stellen wir die Spiralgalaxie IC 342 im Sternbild Giraffe vor, die es im wahrsten Sinne des Wortes "in sich hat". Sie ist die Hauptgalaxie der IC342/Maffei-Gruppe. Die Bildautoren Oliver Schneider und Peter Remmel - Mitglieder der VdS-Fachgruppe Astrofotografie - haben ihre Aufnahmen von IC 342 zu einem gemeinsamen Gesamtbild zusammengefügt. Oliver setzte einen Hypergraphen von 350 mm Öffnung und 1096 mm Brennweite ein, dazu als Kamera eine ZWO ASI2600mc. Er belichtete 220 Minuten, also 3 h 40 min bei Blende 3,1. Peter nutzte sein Celestron C14 mit der lichstarken Apertur f/1,9 und dazu zwei CCD-Kameras von ZWO: eimal die ASI071 mit einem Astronomik IR-Sperrfilter und Belichtungszeiten von 55 x 3 min, ferner eine ASI1600 für Hα-Aufnahmen mit einem Astronomik-Filter (6 nm HWB) und 30 x 5 min belichtet. Das Bild zeigt eine Feldgröße von 69' x 48', Norden liegt oben, Ostren links.

Was ist auf dem Bild zu sehen?  IC 342 ist eine face-on-Galaxie mit ausgeprägter Kernregion und vielgestaltigen Spiralarmen. Diese laufen nicht ungestört symmetrisch um den Kern, sondern zeigen an einigen Stellen Verzweigungen und starke Richtungswechsel. Im Südwesten läuft ein extrem lichtschwacher Spiralarm nach außen und weit vom Galaxienkörper weg. In den Randzonen fallen ringsum viele teilweise kräftige HII-Regionen um junge Sternentstehungsgebiete auf. IC 342 wird den Starburst-Galaxien zugerechnet, weil sie viele Zonen aktiver Sternentstehung zeigt. Das sind in der Regel blaue Sternansammlungen. Sie sind aber durchweg von gelblichem Licht überlagert, und das liegt nicht an fehlerhafter Bildbearbeitung, sondern das ist die Wirklichkeit. Dazu jetzt mehr.

Die scheinbare visuelle Helligkeit von IC 342 beträgt 8,31 mag. Dennoch hat sie nur eine sehr geringe Flächenhelligkeit von 22,5 mag pro Quadratbogensekunde. Also muss lange belichtet werden, um ein möglichst hohes Signal/Rausch-Verhältnis zu erzielen. Ursache ist ihre Nähe zum galaktischen Äquator. Dort wird die Beobachtung durch reichlich gas- und staubförmige Materie unserer Milchstraße behindert. Konkret: Das Licht von IC 342 wird deutlich geschwächt und dabei gerötet. So kommt die starke gelblich-bräunliche Färbung insbesondere im Galaxienkörper zustande. Messungen aus dem Jahre 2007 liefern für IC 342 im blauen Licht eine Absorption von 2,54 mag, im visuellen Spektralbereich sind es 1,92 mag. Was bedeutet das eigentlich für die Astrofotografie?

Könnte man die absorbierende galaktische Materie mit einem Handstreich wegwischen, so wäre die Galaxie plötzlich um 1,92 mag heller - ein ca. 5,9-facher Helligkeitsanstieg! Man kann es auch so ausdrücken: Die interstellare Materie unserer Milchstraße reduziert das visuelle Licht von IC 342 um 83% auf 17%. Da die Absorption im blauen Licht mit 2,54 mag noch höher ausfällt, werden blaue Sterne noch stärker unterdrückt, nämlich um 90% auf 10%. Man sollte sich darüber klar sein, dass weiße Sterne in IC 342 nur noch 17% ihrer Helligkeit aufweisen, blaue Sterne sogar nur noch 10%. Kein Wunder, wenn die schwächsten Spiralarme im Außenbereich von IC 342 optisch äußerst schwierig zu registrieren sind und blaue Sterne viel eher verborgen bleiben! Diese Sterne können nur mit einem großen Teleskop nachgewiesen werden, das die entsprechende Grenzgröße liefert. Für schwächste Strukturen im Außenbereich von IC 342 sind erheblich längere Belichtungen nötig. Ein hohes Signal-/Rauschverhältnis ist genauso wichtig wie bestes Seeing.

Jetzt einige Fakten zu IC 342. Ihr Durchmesser ist wegen der hohen Lichtabsorption nicht einfach zu bestimmen, denn wo sind die Außengrenzen der Galaxie??? Auf einer Kontrastverstärkung des AdWs lassen sich für den "normalen" helleren Galaxienbereich mühelos 23,9' x 19,5' ausmessen. In  Simbad liest man 21,88' x 20,89'. Der POSS B gibt laut NASA Extragalactic Database 24' x 24' an. Legen wir zunächst einmal diese 24' als Durchmesserwert zugrunde, so folgt bei einer Entfernung von 3,37 Mpc (~11 Mio. Lj) ein wahrer Durchmesser von 77.000 Lj (wobei die Entfernung von IC 342 aus den letzten 6 Messungen nach 2000 auch aus der NASA Extragalactic Database stammt). Das ist ein Wert zwischen dem Durchmesser unserer Milchstraße und dem von Messier 33.

Wer sich das AdW genauer anschaut und im Außenraum um IC 342 nach Details sucht, wird sehr schnell fündig: zahlreiche HII-Regionen! Natürlich erscheinen diese nicht so kräftig und farbig wie etwa in "unverstaubten" Nachbargalaxien (M 33, M 81, NGC 2403 usw.). Ich lege einmal einen Ausschnitt aus dem AdW als Zusatzbild 1 bei. Es zeigt den westlichen und südwestlichen Bereich um IC 342. Darin sind etliche HII-Regionen gelb umkringelt. Ihre Abstände vom Kern von IC 342 liegt bis zu 28,5'. Die südwestliche Kette dieser HII-Regionen folgt eindeutig einem sehr schwachen  Spiralarm. Auch im nördlichen Bereich finden sich entfernte rotleuchtende Nebel im Außenraum, ebenso im Osten. Das Suchen überlasse ich aber jetzt gern auch einmal dem AdW-Leser.

Das bedeutet: IC 342 ist in Wirklichkeit noch viel (!) größer. Um das zu belegen, schauen wir uns jetzt das Zusatzbild 2 an. Dort habe ich eine Gegenüberstellung vorgenommen: die Verteilung des neutralen Wasserstoffs HI (rechts), radioastronomisch gewonnen von Crosthwaite L.P., Turner J.L., Ho P.T.P. (2000): Structure in the neutral hydrogen disk of the spiral galaxy IC 342; AJ 119, 1720-1736. Dazu im selben Maßstab (!!!) IC 342 von Oliver Schneider und Peter Remmel (links). Kaum zu glauben, welche Dimensionen die Galaxie jetzt hat, gelle? Wenn der Wasserstoff als Gasvorrat so weit nach außen reicht, dann ist es kein Wunder, dass dort auch HII-Regionen auftauchen. Immer muss man dabei aber voraussetzen, dass auch junge, heiße Sterne mit im Spiel sind, die das Gas zur Emission bringen. Nimmt man für IC 342 jetzt einen "neuen" Durchmesser von - sagen wir einmal - 50' an, so käme die Galaxie auf wahre  160.000 Lichtjahre!!!

Die IC342/Maffei-Galaxiengruppe enthält mindestens 16 mutmaßliche Mitgliedsgalaxien. Einige davon sind im AdW schon zu finden. Darauf jetzt einzugehen, würde aber den Rahmen des AdWs extrem sprengen.

Anmerkungen: Diese Gemeinschaftsproduktion verdient höchstes Lob. Das Zusammenbauen beider Teilergebnisse hat sehr gut geklappt. Was wieder einmal gesagt werden muss: Leute, schaut Euch doch die Aufnahmen einmal genauer an und vergleeicht mit dem, was die Wissenschaft bisher an Kenntnissen geliefert hat. Oft kann man - so wie hier - eine deftige Überraschung erleben.

Das AdW-Team dankt beiden Autoren für das gelungene AdW und gratuliert ganz herzlich zum Astrofoto der Woche!

 

Peter Riepe
Bildautoren: Oliver Schneider und Peter Remmel

 

Koordinaten (J2000.0) von Objekt:
RA = 03 h 46 min 48,5 s, Dec = +68° 05' 46'

 

 

Hinweis: Das erste AdW (01/23) im neuen Jahr wird ebenfalls am Mittoch, den 04.01.2023 veröffentlicht.

 

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