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CCD-Sektion – Teil 5
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Diverse Aufnahmen mit gekühlter CCD-Kamera:
Alle Fotografien, sofern nicht extra gekennzeichnet: © Bildautor = Andreas v. Rétyi
Externe Fotografien sind jeweils unter »Ergänzende Abbildung(en)« zu finden

Achtung: Die Abbildungen werden zur Vermeidung langer Downloadzeiten nicht
in voller Qualität wiedergegeben! Trotzdem kann der Ladevorgang der Bilddateien
je nach Verbindung einige Zeit in Anspruch nehmen.

Extragalaktische Objekte

 

M 51 – die Whirlpool-Galaxie
(NGC 5194+5195)

Zu den schönsten Himmelsobjekten rechnet sicher auch die Doppelgalaxie M 51/M51B im Sternbild der Jagdhunde. Sie war zudem der erste »Nebel« überhaupt, an dem eine Spiralstruktur entdeckt wurde. Im Jahr 1845 beobachtete der irische Earl of Rosse mit seinem wahrhaft gewaltigen Spiegelteleskop (»Leviathan«) das Objekt, als es gerade durch den Zenit zog, und sah dabei Andeutungen der gewundenen Arme von M 51. Weitere Entdeckungen solcher Spiralnebel folgten. Aber erst über ein halbes Jahrhundert später fanden Astronomen heraus, dass diese seltsamen »Nebel« nicht wie zunächst vermutet, neu entstehende Planetensysteme sind, sondern eigene Milchstraßensysteme, vergleichbar mit dem unsrigen.

Vor vielen Millionen Jahren erlebte M 51 eine Kollision mit einer anderen Galaxie, die im Bild als ein unregelmäßiges »Anhängsel« (als NGC 5195 oder auch M 51 B bezeichnet) zu sehen ist. Ein herausgezogener Spiralarm von M 51 projiziert sich auf diese kleinere und fernere Galaxie. Das schöne Doppelsystem befindet sich rund 37 Millionen Lichtjahre von uns entfernt.

M 51 durch den 12,5er-Newton als LRGB-Aufnahme

Die 1x1-Luminanzbelichtung musste bereits nach 20 Minuten wegen aufziehender Bewölkung abgebrochen werden, erst einige Nächte später konnten dann die drei Farbkanäle belichtet und kombiniert werden. Gerade in solchen Situationen können sich bei einer automatischen Überlagerung durchaus Fehler einschleichen - hier erscheinen "Geistersterne" im Bild.

Da bereits zu erwarten war, dass in der "Luminanz-Nacht" Wolken aufziehen würden, besteht das L-Summenbild aus 20 Einzelbelichtungen von jeweils nur einer Minute Dauer. Einzelbelichtungen haben gegenüber einer einzelnen, durchgängigen Langzeitbelichtung einige Vorteile:

  • flexible Belichtungsanpassung,
  • fehlerhafte Einzelbilder können vor der Addition ausgesondert werden,
  • Satellitenspuren u.ä. lassen sich ebenfalls selektieren, das Summenbild bleibt frei,
  • mögliche Systemfehler (z.B. "worst case": Computerabsturz) während der Aufnahme gefährdet i. d. R. nicht das komplette Bild, etc.

M 51 hier jetzt in einer wesentlich länger belichteten Aufnahme durch den 12,5-Zöller bei 1905 mm Brennweite. Die Seeing-Bedingungen waren für den Standort gut, die Durchsicht akzeptabel. Die Luminanz betrug 65 Minuten bei 1x1, die Farbkanäle wurden bei 2x2 im Verhältnis R = 20', G = 10' und B = 15' belichtet. Die Gesamtbelichtung lag also bei 110 Minuten.

Das Galaxienduo M 81 / M 82 im Sternbild Großer Bär (Ursa Major)

So erscheinen die interessanten Galaxien in der CCD-Kamera, aufgenommen durch den 6-Zoll-Foto-Newton (f/4):

Die beiden Galaxien scheinen vor rund 200 Millionen Jahren eine enge Begegnung gehabt zu haben, in deren Zuge M 82 stark verändert wurde. Die Galaxie zeigt deutliche Anomalien. Sie gilt als hochaktive »Starburst«-Galaxie, die sich komplett im Aufruhr zu befinden scheint. Nahe dem Zentrum der rund 12 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie vermuten Astronomen ein Schwarzes Loch.

Die beiden folgenden Aufnahmen dienten als Testbilder mit der CCD-Kamera.

Diese kurz belichtete CCD-Test-Aufnahme entstand durch den 12.5-Zoll-Newton und zeigt M 81, das größere der beiden Systeme. Die Entfernung von M 81 dürfte bei etwa elf Millionen Lichtjahren liegen.

 

Dieses Bild zeigt M 82, eine Galaxie, die wir nahezu von der Seite sehen. Die mit dem 10-Zöller gemachte CCD-Aufnahme (kein Guiding) enthüllt nach einiger Bearbeitung bereits deutlich die zerpflügte Struktur des gesamten Systems.

 

Nochmals M 81, diesmal in einer Langzeitbelichtung durch das gleiche Instrument, den 12,5-Zöller. Die 1x1-Luminanz wurde 70 Minuten belichtet, die 2x2-Farbauszüge jeweils 15 Minuten, so dass die Gesamtbelichtungszeit nun bei fast zwei Stunden liegt. Der Helligkeitsgradient von links nach rechts wurde nicht ausgeglichen.

Ganz anders wirkt M 82 in diesem CCD-Testbild (2x2-Binning, 12,5-Zoll-Newton), dem an dieser Stelle bald noch eine maximal aufgelöste Langzeitbelichtung folgen soll. Jetzt deutet sich die chaotische Struktur der Starburst-Galaxie immerhin bereits an. Vor allem die roten Wasserstoff-Fontänen, die in beide Richtungen polar ausströmen, treten hervor. Sie werden durch das H-Alpha-Filter sichtbar, das hier unmittelbar dem Rotkanal zugeordnet ist. Die galaktischen Staubmassen bilden sich vorwiegend durch das engbandige SII-Filter ab, während die stellare Scheibenpopulation mit einem RGB-Blaufilter (Astronomik CCD-Interferenz, B) erfasst wird. Insgesamt liefert die Abbildung damit einen »realistischeren« Farbeindruck, sofern man überhaupt von Farbtreue sprechen will.

Dieses Vergleichsbild entstand wiederum am 12,5-Zöller. Es besteht diesmal aus Rot-, Grün- und Blaukanal jeweils in 1x1-Binning, auf eine Luminanz wurde verzichtet. Die Filterung weicht von der vorigen Aufnahme im Grünkanal ab, bei dem kein SII-Filter zum Einsatz kam, sondern der reguläre Astronomik-G-Filter; der Rotkanal ist H-Alpha-gefiltert (13nm).

Pinwheel-Galaxie M 101

Eine der schönsten Galaxien des Nordhimmels ist M 101, ebenfalls im Sternbild des Großen Bären zu finden. Ihre Form legte auch den Namen Pinwheel- oder Wagenrad-Galaxie nahe. Wir blicken fast direkt auf den galaktischen Pol dieses Systems. M 101 ist rund 25 Millionen Lichtjahre von unserer eigenen Galaxis entfernt.

Die ungefilterte CCD-Aufnahme entstand ohne aktives Guiding am 10-Zöller und resultiert aus der Addition zweier Einzelbilder mit Belichtungszeiten von lediglich vier bzw. sechs Minuten.

Zum Vergleich eine länger belichtete Farbaufnahme durch den 12,5-Zoll-Newton. Nun werden zahlreiche rötliche HII-Regionen in den Armen des prachtvollen Spiralsystems sichtbar. Jede einzelne davon entpuppt sich in Wirklichkeit als gigantische Wolke ionisierten Wasserstoffgases, ganz ähnlich dem Orion-, dem Rosetten- oder auch dem Lagunennebel in unserer eigenen Galaxis. Lange wurde die tatsächliche Größe von M 101 unterschätzt, aufgrund zu niedriger Entfernungswerte. Mitte der 1990er Jahre bestimmte dann Hubble die Distanz anhand direkter Messungen an Cepheiden in M 101 auf 24 Millionen Lichtjahre. Daraus folgt eine lineare Erstreckung von rund 150 000 Lichtjahren – M 101 gilt seither als eine der größten bekannten Scheibengalaxien. Das zunächst sehr ebenmäßig erscheinende System enthüllt bei näherem Hinsehen doch einige Anomalien. Auch ist der kompakte Kern etwas exzentrisch positioniert. Eine Besonderheit ist außerdem der extrem hohe Anteil heißer Sterne in der Scheibenpopulation I. M 101 zählt dadurch zu den Galaxien mit dem höchsten beobachteten Blauanteil.

Während der Aufnahme herrschte mäßiges Seeing. Die LRGB-Aufnahme wurde insgesamt 85 Minuten lang belichtet: die 1x1-Luminanz genau 55 Minuten, die Farbauszüge je zehn Minuten. Unter besseren Sichtbedingungen soll M 101 noch einmal Ziel einer noch länger belichteten Aufnahme werden.

 

Black-Eye-Galaxy M 64

Zweifellos ein außergewöhnliches Sternsystem ist die Galaxie M 64. Auf der kaum strukturierten Scheibe lagert eine mächtige Zone kosmischen Staubes, die den zentralen Wulst des Systems wie ein düsteres Pektoral halbseitig umgibt. Dieses galaktische Arrangement erinnert an ein dunkles magisches Auge und brachte der Galaxie den Beinamen Black Eye Galaxy ein. Auch als Sleeping Beauty Galaxy wurde sie bereits bezeichnet. Schön ist sie in jedem Falle – und nicht minder interessant.

 

 

Der Astronom J. D. Wray erklärt in seinem Farbatlas der Galaxien, dass es sich um den Prototyp einer ESWAG-Galaxie handelt (Evolved Second Wave of Activity Galaxy). Gemeint ist damit nichts anderes als eine entwickelte zweite Welle der Sternentstehung, die bei M 64 nun genau den Bereich des dunklen Staubbandes erreicht hätte. Tatsächlich finden sich hier zahlreiche Sternentstehungsgebiete.

Neuere Beobachtungen haben ergeben, dass M 64 zwei entgegengesetzt rotierende Sternscheiben in sich vereint. Dies deutet auf die einstige Kollision und Vereinigung zweier Systeme hin. Aus anderen Beispielen wie NGC 5128 ist bekannt, dass große, untypische Staubansammlungen in Galaxien durchaus das Resultat solcher Zusammenstöße sein können. Sie stellen dann die augenfälligsten Überreste des ansonsten komplett vom größeren System einverleibten »Opfers« dar. Kollisionen sind ebenfalls Initialereignisse für neue Sternbildungsaktivität. Gerade durch die gegenläufigen Rotationssysteme kommt es an der Kontaktfläche zu heftiger Sternentstehung. Hoch aufgelöste Aufnahmen enthüllen innerhalb des dunklen Staubbandes zahlreiche aktive HII-Regionen und blaue Knoten, die aus jungen heißen Sternen bestehen.

Die Angaben zur Entfernung von M 64 variieren im Bereich zwischen etwa zwölf und 44 Millionen Lichtjahren. Aus der Radialgeschwindigkeit von 377 kmsec-1 ergibt sich laut Hubble-Gesetz (bei H0 = 75 kmsec-1Mpc-1) eine Distanz von rund 16 Millionen Lichtjahren. Da sich M 64 aber in Richtung des Virgo-Galaxienhaufens befindet, unterliegt sie sicherlich einem merklichen lokalen Einfluss, so dass eine sichere Entfernungsbestimmung über diese Methode nicht möglich ist. Da aber Delta-Cepheiden auch in M 64 existieren und den weltweit größten Teleskopen zugänglich sind, ist eine exakte Ermittlung der Distanz durchaus möglich. Mit Hubble wurde sie auf 19 Millionen Lichtjahre festgelegt. Damit ergibt sich für das System ein Durchmesser von rund 50 000 Lichtjahren.

Die Aufnahme links entstand bei einer Belichtungszeit von nur wenigen Minuten am 12,5-Zoll-Newton, das rechte Bild ist ein mit dem gleichen Instrument länger belichtetes LRGB.

 

 

Das Leo-Triplett, eine berühmte Galaxiengruppe im Sternbild Löwe:

Diese drei Galaxien zählen zum Leo-Galaxienhaufen und sind rund 35 Millionen Lichtjahre von uns entfernt. Die Feld-Aufnahme zeigt die Galaxien M 66 (oben links), M 65 (unten links) und NGC 3628 (rechts), wie sie bei voller CCD-Auflösung im 6“-Großfeld-Fotonewton erscheinen.

NGC 3628 zählt zu den edge-on-Systemen, gelegentlich auch "sideways-galaxies" genannt, auf deren Kante wir direkt blicken. Sie ist das lichtschwächste, aber ausladendste Mitglied des Leo-Tripletts und ein interessantes, weil recht ungewöhnliches System, dessen Randzonen sich deutlich verbreitern.

Diese Aufnahme entstand am 12,5-Zoll-Newton unter eher ungünstigen Sichtbedingungen mit einer Belichtungszeit von 42 Minuten (ungebinntes Falschfarbenbild). Die dichten äquatorialen Staubbanden sind gut erkennbar. Im Umfeld von NGC 3628 befindet sich eine Kette optischer Objekte, außerdem zeigen sich hier Röntgen-Quellen und etliche Quasare. Der amerikanische Astronom Halton Arp listet das Leo-Triplett in seinem Atlas pekuliarer Galaxien auf (Nr. 317).

Die gleiche Aufnahme, allerdings als Isophotenbild mit vier Farbverläufen, hebt die Konturen des Systems deutlich hervor und zeigt auch, wie sich die Galaxienscheibe zum Rand hin verdickt.

M 66 im Einzelbild

Hier jetzt M 66 im »close-up« mit etlichen zusätzlichen Details gegenüber der Großfeldaufnahme. Dieses s/w-Bild entstand wie üblich am 12,5-Zoll-Newton ohne Brennweitenreduzierung. Die Belichtungszeit lag bei einer Stunde (2x2-bin).

 

 

M 33 - Das Feuerrad im Triangulum:

Trotz ihrer Größe ist diese Galaxie wegen ihrer geringen Flächenhelligkeit visuell kein ganz einfaches Ziel. In klaren, dunklen Nächten aber enthüllt sie in größeren Optiken bereits eindrucksvolle Details. Erst die Fotografie zeigt allerdings die volle Schönheit dieses uns benachbarten Spiralsystems. Diese langbelichtete LRGB-Aufnahme entstand am 12,5-Zöller und bildet neben zahlreichen HII-Regionen auch viele blaue Riesensterne bzw. Gruppen solcher Giganten in M 33 ab. Der Unterschied zur 20D-Aufnahme im Abschnitt "Astrofotografie digital" ist bemerkenswert.

M 88:

Diese »Welteninsel« ist rund 40 Millionen Lichtjahre von uns entfernt und befindet sich im Virgo-Galaxienhaufen. Die schöne, symmetrische Spiralgalaxie zählt zu den helleren Objekten dort und zeigt sich aus einem ähnlichen Blickwinkel wie die berühmte und viel näher gelegene Andromeda-Galaxie. Das CCD-Bild entstand mit kurzer Belichtungszeit am 12,5-Zoll-Newton. Das Seeing in dieser Nacht (16.04.2007) war durchgehend schlecht, was sich deutlich auf die Bildschärfe ausgewirkt hat.

M 106 im Großen Bären:

Ein beeindruckendes Milchstraßensystem in rund 25 Millionen Lichtjahren Entfernung. M 106 ist ein aktives System mit vielen interessanten Eigenschaften. Diese durch den 12.5-Zöller gemachte Aufnahme zeigt lediglich den inneren Teil der Galaxie, die sich als Ganzes noch über den Bildfeldrand ausdehnt.

Radiowellen geben Aufschluss über die tatsächliche Ausdehnung von M 106, die bei diesen Wellenlängen weit größer ist als im Optischen. Im aktiven Kern fanden Astronomen 1995 auf relativ engem Raum (1/24 - 1/12 Lichtjahr) eine extrem dichte Materiekonzentration - allein hier schlummert das Äquivalent von 36 Millionen Sonnenmassen!

Die Gesamtbelichtungszeit der Aufnahme lag bei 45 Minuten.

M 63 in Canes Venatici:

Diese ausgeprägte Spiralgalaxie im Sternbild der Jagdhunde zählt zur M51-Galaxiengruppe und ist demnach rund 37 Millonen Lichtjahre von uns entfernt. Wegen ihrer markanten Form trägt sie auch den Beinamen "Sonnenblumen-Galaxie".

Die Aufnahme entstand wiederum am 12.5-Zoll Newton und ist das Ergebnis einer 40-minütigen Luminanz (ungebinnt) kombiniert mit R = 10', G = 8' und B = 13' jeweils 2x2 bin.

NGC 4565 in Coma Berenices:

Diese bemerkenswerte Galaxie gilt zu Recht als eines der schönsten Edge-on-Systeme. Hier blicken wir beinahe genau auf die Kante einer großen Spiralgalaxie. Deutlich ist das dunkle Staubband zu erkennen, das sich von einem Ende des rund 125 000 Lichtjahre messenden Systems bis hin ans andere Ende erstreckt. Auch lassen sich die Spiralarme gerade noch auf dem Bild erahnen, selbst unter diesem extrem flachen Neigungswinkel. Immerhin ist noch ein Abknicken der den Armen folgenden leuchtenden Wasserstoffwolken und anderer üblicher Strukturen zu erkennen.

NGC 4565 ist rund 31 Millionen Lichtjahre von uns entfernt. Die Aufnahme zeigt noch weitere Galaxien im Umfeld - entweder handelt es sich um schwache Begleiter oder aber um sehr ferne, völlig eigenständige Galaxien. Die Grenzgröße der Originalaufnahme liegt bei 19 bis 20 mag.

Die Bilddaten: 12,5-Zoll-Newton mit ATIK 16HR, L = 30' (1x1); R, G, B = je 10' bei 2x2.

NGC 4631 in den Jagdhunden:

Ebenfalls zu den Edge-on-Systemen zählt die merklich zerrüttete Galaxie NGC 4631, die auch als "Walfisch-" oder "Heringsgalaxie" bekannt ist. Das weit ausgedehnte Objekt wurde offenbar nicht zuletzt von seinem kleinen elliptischen Begleiter, der Galaxie NGC 4627 gravitativ verformt. Die beiden Sternsysteme scheinen über eine auch auf diesem Bild erkennbare Materiebrücke miteinander verbunden zu sein. Eine Wechselwirkung der beiden Galaxien dürfte zudem für eine vermehrte Sternentstehung in NGC 4631 verantwortlich zu sein. Die Distanz von NGC 4627 zur galaktischen Ebene von NGC 4631 liegt bei rund 13 000 Lichtjahren. Das Gesamtsystem, im Atlas ungewöhnlicher Galaxien unter Arp 281 geführt, zeigt sich im Radiobereich von einem Materiemantel umschlossen.

Bei einer einstigen Begegnung stark in Mitleidenschaft gezogen wurde auch die in diesem Bildausschnitt nicht mehr sichtbare Galaxie NGC 4656. Genaue Untersuchungen haben ergeben, dass auch sie über eine dünne Wasserstoffbrücke mit NGC 4631 verbunden ist.

Diese Aufnahme zeigt das rund 30 Millionen Lichtjahre entfernte System, wie es im 12,5er Newton erscheint, der momentan sinnvollsten "Galaxien -Kamera" der Sternwarte. Die Gesamtbelichtungszeit lag bei 140 Minuten (L=65', R=30', G=25', B=20')

Neue Aufnahmen folgen bald – direkt aus dem extragalaktischen Raum frisch auf den Tisch! :-)

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