protoplanetarische nebel
Butterfly Nebel (Minkowski 2-9), HST
| Einführung | Observing Guide | Beobachtungen | Daten |
Was sind Protoplanetarische Nebel?
Protoplanetarische Nebel bilden sich während einer kurzen Phase im letzten Lebensabschnitt von Sternen mittlerer Masse. Bei diesen Sternen wandert nach dem Hauptreihendasein die Zone des Wasserstoffbrennens vom Kern weg in eine Schale weiter nach außen. Der Stern bläht sich in Folge dessen zu einem Roten Riesen auf. Bei ausreichender Masse des Sterns kann nachfolgend auch das beim Wasserstoffbrennen gebildete Helium im Kern weiter zu Kohlenstoff fusionieren. Schließlich bildet sich im Stern zwei konzentrische Brennschalen und ein Kohlenstoffkern aus und der Stern befindet sich auf dem Asymptotischen Riesenast im Hertzsprung-Russell-Diagramm, er ist ein AGB Stern geworden (asymptotic giant branch).
Durch Sternenwinde wird die äußere Atmosphäre abgeblasen und kann als Reflexionsnebel beobachtet werden, der vom verbleibenden Sternenrest ausgesandtes Licht streut und der protoplanetarischer Nebel (proto-PN) genannt wird. Aufgrund unterschiedlicher Geschwindigkeiten der Sternenwinde kann es zusätzlich auch zu Schockionisation kommen, so dass dem kontinuierlichen Spektrum des proto-PNs auch Linienemission überlagert ist. Beim Kollaps zum Weißen Zwerg wird der Sternenüberrest schließlich wieder heiß genug, um das umgebende abgeblasene Material zu ionisieren, und es bildet sich ein Planetarischer Nebel mit Linienstrahlung. Die proto-PN-Phase ist also eine relativ kurze Phase zwischen den Stadien des AGB und des Planetarischen Nebels. Entsprechend wenige proto-PN sind von daher bekannt. Eine für die Wissenschaft sehr interessante Eigenschaft der proto-PN ist das Auftreten schwerer Elemente und komplexerer Moleküle in der relativ kühlen Hülle. Diese umfassen neben Wasser und Eis auch Kohlenstoffmoleküle wie Ruß oder Fullerenen, aber auch einfache und komplexere Kohlenwasserstoffe.
Eine ausführlichere Darstellung der proto-PN Phase gibt es von Martin Schönball hier und zum Teil auch auf der englische Wikipedia.
Der proto-PN Beobachtungsatlas
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In dem Beobachtungsatlas werden 20 Proto-PN vorgestellt mit DSS- und HST-Bildern, Aufsuchkarten und zum Teil Objektbeschreibungen am Okular meines 22" Dobsons.
Download des proto-PN Beobachtungs-Atlas last update: 12/2012 |
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Links
Martin Schönball Informationen über die visuell erreichbaren proto-PN
Bruce Balick Webseite mit Katalog von PPN
Protoplanetarische Nebel beobachten
Viele der bekannteren proto-PN wurden vom HST abgelichtet und die Bilder zeigen meist bizarre und atemberaubende Strukturen. Grund genug, die proto-PN beobachten zu wollen. Proto-PN sind jedoch ausnahmslos klein bis sehr klein und bis auf wenige Ausnahmen auch extrem lichtschwach, was ihre Beobachtung ziemlich erschwert. Ihnen ist weiterhin ein kontinuierliches Spektrum mit generell wenig Linien-Emission gemeinsam, was den Einsatz von Linienfiltern bei der Beobachtung ineffizient macht. Da das beobachtete Licht jedoch aus Streu-Prozessen resultiert, ist es in der Regel polarisiert. Diese Polarisation kann bei manchen der proto-PN auch direkt am Okular bei Verwendung eines Polarisationsfilter.
Nachfolgend habe ich meine eigenen Beobachtungsergebnisse mit meinem 22" Dobson beschrieben. Alle Beobachtungen wurden ohne Filter durchgeführt. Wenn möglich habe ich zusätzlich auch die Polarisation der proto-PN mit einem Polfilter untersucht.
Zunächst die "hellsten" Proto-PN ...
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Red Rectangle im Einhorn 06 19 58.2 -10 38 14.7
Der Stern selbst ist recht hell, was die Beobachtung nicht gerade erleichtert. Ein schwacher Stern knapp östlich erleichtert eine Einschätzung der zu erwartenden Größe. Nach einiger Zeit schält sich ohne Filter eine grob rechteckige Struktur heraus, die in N/S-Richtung gestreckt ist. Auch die "Strahlen" des X sind angedeutet bzw. definieren die Form überhaupt erst.
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HST
DSS 3'x3'
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Frosty Leo Nebel im Löwen 09 39 54.0 +11 58 52.6
Frosty Leo (IRAS 09371+1212) zeigt neben einer interessanten punkt- aber nicht achsensymmetrischen Struktur die spektrale Signatur von kristallinem Eis. Der proto-PN zeigte bei 550x eine sehr kleine elliptische Scheibe, die in NW/SE-Richtung elongiert ist. In Momenten guten Seeings war auch eine Andeutung der zweigeteilten, bilobalen Struktur zu sehen, die auf der HST-Aufnahme sichtbar ist. Einen eindeutigen Polarisationsfilter-Effekt konnte ich an diesem proto-PN nicht feststellen, bei Drehen des Polfilters war die Helligkeit im Vergleich zum benachbarten Referenzstern gleichbleibend. Webseite von Bernd Gährken mit seinen Beobachtungen zu Frosty Leo.
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Butterfly Nebel im Ophiuchus 17 05 37.952 -10 08 34.58
Der Butterfly Nebel (Minkowski 2-9) ist ein weiterer proto-PN im Ophiuchus und war ohne Filter als kleiner, schwacher und elongierter bipolarer Nebel um einen vergleichsweise hellen Zentralstern gut zu sehen. Bei Einsatz des Polfilters war eine leichte Intensitätsvariation des Nebels je nach Filterstellung zu erahnen, deren Absicherung jedoch durch den hellen Zentralstern erschwert wird. Hier ist ein Zeitraffer-Video zu sehen, in dem gezeigt wird, wie vermutlich ein präzessierender Jet über die Jahre hinweg durch das Material des Nebels hindurch streicht.
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HST
DSS 3'x3'
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Minkowskis Footprint im Schwan 19 36 18.91 +29 32 50.0
Minkowskis Footprint (Minkowski 1-92) zeigte mit 14" bei gutem Seeing und 900x die Tropfenform der einen, helleren Hälfte des bipolaren Nebels, während die "Ferse" nicht klar zu sehen war. Die Ferse konnte jedoch später unter vergleichbaren Bedingungen mit 22" sicher beobachtet werden. Trotz ausgiebigen Probierens konnte ich keinen Polarisationseffekt hier beobachten, was sich mit Martin Schönballs Beobachtungen (siehe Link oben) deckt.
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HST
DSS 3'x3'
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Egg Nebel im Schwan 21 02 18.27 +36 41 37.0
Der Egg-Nebel (CRL 2688) ist das Paradebeispiel was die Polarisation der Strahlung eines proto-PNs angeht. Bei gutem Seeing war schon mit 14" die asymmetrische bipolare Struktur sehr deutlich. Mit 22" und gutem Seeing ist in der größeren Seite auch schon die Aufspaltung angedeutet. Bei 500x reagierte der Nebel sehr stark auf die Stellung des Polarisationsfilters mit einer Intensitätsabschwächung von geschätzten 70% zwischen den Extremstellungen des Filters.
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HST
DSS 3'x3'
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... und dann die weniger hellen ...
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Westbrook Nebel im Perseus 04 42 53.6 +36 06 53.4
Der Westbrook Nebel (CRL 618) im Perseus ist ziemlich schwach und tauchte mit 22" bei 500x indirekt immer wieder am Rand der Wahrnehmung auf, ohne dass jedoch Details erkennbar gewesen wären. Polarisation konnte an diesem Nebel aufgrund der geringen Helligkeit nicht zuverlässig überprüft werden.
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HST
DSS 3'x3'
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IRAS 07131-0147 im Einhorn 07 15 41.70 -01 52 41.7
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DSS 3'x3'
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Rotten Egg oder Calabash Nebel in Puppis 07 42 16.83 -14 42 52.1
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HST
DSS 3'x3'
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CW Leonis im Löwen 09 47 57.406 +13 16 43.56
CW Leonis (IRC +10216) ist ein Kohlenstoffstern und eine der scheinbar hellsten IR Lichtquellen am Himmel. Im Spektrum des proto-PN wurde Wasser nachgewiesen, was dahingehend interpretiert wird, dass CW Leonis einen Kometengürtel besaß und dieser in der AGB Phase aufgeschmolzen wurden. Meine Beobachtung vom April 2011: Der Staubnebel erschien bei sehr guten Bedingungen und 200x ohne Filter als sehr schwache diffuse Aufhellung etwa in der Mitte und nach außen versetzt an einer Seite eines gleichseitigen Sternen-Dreiecks. Mit indirektem Sehen konnte er relativ gut gehalten werden mit einem Durchmesser von etwa einer Bogenminute. Bei 350x war der Nebelfleck immer noch zu sehen, jedoch etwas schwieriger. Der Zentralstern konnte erwartungsgemäß nicht beobachtet werden. Ein schwacher Stern befindet sich direkt S des Nebel. Mit UHC-Filter war ab und zu eine Andeutung des Nebels zu sehen, jedoch keine Verbesserung der Sichtbarkeit. Unter nicht ganz optimalen Bedingungen Tage zuvor war die Sichtung schwieriger und der Nebel nur blickweise vermutet worden. Alvin Huey hat diesen proto-PN mit 48" beobachtet und beschreibt ihn als extrem schwach, was meine Beobachtung mit 22" doch sehr zweifelhaft erscheinen lässt. Allerdings beschreibt er ihn als ungefähr 10" groß, während der Nebelfleck, den ich beobachtet habe, eher 1' groß war. Hier sind auf jeden Fall weitere Beobachtungen notwendig.
Das untere Bild rechts zeigt den Nebel, wie er auf dem Sloan Digital Sky Survey erscheint. Im Farbkomposit ist der proto-PN schwach um den tiefroten Kohlenstoffstern zu erkennen. In den beiden Bildern unten ist CW Leonis auf den blauen (links) und roten (rechts) Platten des POSS II zu sehen. Während auf den blauen Platten die den Stern umgebende Staubhülle gut sichtbar ist, verschwindet der Zentralstern fast komplett. Auf den roten Platten hingegen ist der Zentralstern das prominente Objekt und der vor allem in kürzeren Wellenlängen leuchtende RN kaum zu sehen.
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DSS blue |
DSS red
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Spindle Nebula im Skorpion 17 13 51.79 -30 49 40.7
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HST
DSS 3'x3'
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Cotton Candy Nebel im Skorpion 17 18 19.85 -32 27 21.6
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HST
DSS 3'x3'
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Garden Sprinkler Nebel (Henize 3-1475) im Schützen 17 45 14.19 -17 56 46.9
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HST
DSS 3'x3'
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Silkworm Nebel im Schützen 17 47 13.5 -24 12 51.4
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HST
DSS 3'x3'
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Gomez Hamburger im Schützen 18 09 13.3 -32 10 48
Die Zuordnung zu einem proto-PN ist hier unsicher. Vermutlich handelt es sich um ein YSO mit protoplanetarer Scheibe (ironischerweise hat "protoplanetar" in den beiden Zusammenhängen völlig verschiedene Bedeutung!). Ich beobachtete das Objekt in einer Nacht mit exzellenter Horizontsicht. Dabei konnte der Hamburger mehrfach indirekt als extrem schwaches stellares Objekt gesehen werden.
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HST
DSS 3'x3'
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Red Square Nebula MWC 922 in der Schlange 18 21 15 -13 01 27
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Keck
DSS 3'x3'
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IRAS 19024+0044 im Adler 19 05 02.06 +00 48 50.9
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HST
DSS 3'x3'
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IRAS 19234+1627 im Pfeil 19 25 40.9 +16 33 04
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HST
DSS 3'x3'
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IRAS 20068+4051 im Schwan 20 08 38.5 +41 00 37
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HST
DSS 3'x3'
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IRAS 22036+5306 im Cepheus 22 05 30.29 +53 21 32.8
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HST
DSS 3'x3'
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IRAS 23166+1655 / LL Peg im Pegasus 23 19 12.6 +17 11 33.1
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HST
DSS 3'x3'
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... und schließlich die hellsten proto-PN des Südhimmels ...
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Henize 3-401 in Carina 10 19 32.501 -60 13 29.48
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HST
DSS 3'x3'
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Boomerang Nebel im Centaurus 12 44 45.45 -54 31 11.4
HST press release (polarization)
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HST
DSS 3'x3'
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IRAS 13208-6020 in Centaurus 13 24 04.40 -60 36 30.7
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HST
DSS 3'x3'
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Water Lily Nebel in Ara 17 03 10.08 -47 00 27.7
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HST
DSS 3'x3'
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Fried Egg Nebula (IRAS 17163-3907) im Skorpion 17 19 49.3 -39 10 37.9
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ESO
DSS 3'x3'
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Image credit: www.stsci.edu
Data
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RA |
Dec |
other designations |
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CRL 618 |
Westbrook Nebula |
04h 42m 53.6s |
+36° 06' 53" |
PK 166-6 1 |
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HD 44179 |
Red Rectangle |
06h 19m 58.2s |
-10° 38' 14" |
V777 Mon |
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OH 231.8+4.2 |
Rotten Egg N. |
07h 42m 16.8s |
-14° 42' 52" |
Calabash N. |
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IRAS 09371+1212 |
Frosty Leo |
09h 39m 53.6s |
+11° 58' 54" |
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CW Leonis |
Peanut Nebula |
09h 47m 57.4s |
+13° 16' 44" |
Carbon Star with dust shell |
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M 2-9 |
Butterfly Nebula |
17h 05m 38.1s |
-10° 08' 33" |
PK 10+18 2 |
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IRAS 17150-3224 |
Cotton Candy Nebula |
17h 18m 20.0s |
-32° 27' 20" |
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Hen 3-1475 |
Garden-sprinkler Nebula |
17h 45m 14. 2s |
-17° 56' 47" |
IRAS 17423-1755 |
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IRAS 17441-2411 |
Silkworm Nebula |
17h 47m 13.5s |
-24° 12' 51" |
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IRAS 18059-3211 |
Gomez' Hamburger |
18h 09m 13.3s |
-32° 10' 48" |
probably a YSO |
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MWC 922 |
Red Square Nebula |
18h 21m 15s |
-13° 01' 27" |
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IRAS 19024+0044 |
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19h 05m 02.1s |
+00° 48' 50.9" |
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M 1-92 |
Footprint Nebula |
19h 36m 18.9s |
+29° 32' 50" |
Minkowski's Footprint |
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IRAS 20068+4051 |
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20h 08m 38.5s |
+41° 00' 37" |
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CRL 2688 |
Egg Nebula |
21h 02m 18.8s |
+36° 41' 38" |
PK 80-6 1 |
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IRAS 22036+5306 |
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22h 05m 30.3s |
+53° 21' 32.8" |
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IRAS 23166+1655 |
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23h 19m 12.6s |
+17° 11' 33.1" |
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Southern objects:
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ESO 172-7 |
Boomerang Nebula |
12h 44m 45.4s |
-54° 31' 11" |
Centaurus bipolar nebula |
| IRAS 13208-6020 | 13h 24m 04.4s | -60° 36' 31" | ||
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PN G340.3-03.2 |
Water Lily Nebula |
17h 03m 10.1s |
-47° 00' 27" |
PK 340-03 1 |
|
IRAS 17163-3907 |
Fried Egg Nebula |
17h 19m 49.3s |
-39° 10' 37.9" |
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