2003-Feb-25

Ort: Wiener Neustadt
Zeit: 19:00-24:00MEZ
Seeing: -
Grenzgröße: 4,2mag (Delta Mon)
Beobachtungsgerät: Sihtu (Refraktor 80/400) auf EQ-5, Alpha Mini plus Fotoobjektiv 80-200mm auf Witty 1 im Sucherschuh von Sihtu
Thema: 3C 273 u.a. - Mon / Leo / Virgo

Das anhaltende Hoch bescherte wieder mal einen für Stadthimmel-Verhältnisse genialen Himmel. So konnte ich heute den sehr seltenen Anblick der Sterne des Einhorns genießen. Normalerweise ist im Dreieck Prokyon-Beteigeuze-Sirius kein einziger weiterer Stern mit freiem Auge sichtbar! Deshalb ist auch die Orientierung im Sternbild Mon überlicherweise sehr schwierig. Heute jedoch waren die Orte der offenen Sternhaufen NGC 2301 und NGC 2324 leicht zu finden.

Der weiter östlich stehende NGC 2324 ist trotz der guten Transparenz des Himmels kein Objekt für meinen Miniaturrefraktor. Im Übersichtsokular war gar nix zu erkennen - erst mit dem 6,3mm Plössl (ca. 60fach) war ein diffuses Hintergrund-Glimmen auszumachen. Von Auflösung keine Spur. Der Haufen liegt jedoch auch 12000Lj weit entfernt, was für einen OS schon ziemlich weit weg ist. Auf jeden Fall liegt er sehr schön eingebettet neben einem kleinen Bogen aus Vordergrundsternen - in einem größeren Instrument sicherlich ein toller Anblick.

Etwas weiter westlich befindet sich der - auch für kleine Instrumente (6m) interessante - Sternhaufen NGC 2301. Eine eindrucksvolle Nord-Süd ausgerichtete Sternkette landet inmitten des Haufens, der auch im 10x50 Fernglas erkennbar war. Dass er viel einfacher als NGC 2324 ist, liegt wohl auch an der relativen Nähe von ca. 2500Lj.

Seine Form macht ihn zu einem der interessantesten Sternhaufen des Winterhimmels - und doch besitzt er den Status eines Geheimtipps. NGC 2301 liegt fast genau im Schnittpunkt von Galaktischem- und Himmelsäquator. Er taucht bereits 1785 in William Herschels Liste unter dem Eintrag VI27 auf, womit Herschel ihn zu den "very compressed and rich clusters of stars" zählt. Dieser Eindruck gilt aber nur für den Anblick des Zentrums in einem großen Teleskop. Betrachtet man den Haufen als Ganzes bei geringer Vergrößerung entsteht vielmehr der Eindruck einer irregulären, nur mäßig konzentrierten Ansammlung von Sternen, denn der komplette Haufen erstreckt sich über 20' und liegt vor einem mit Feldsternen dicht bevölkerten Gebiet. Lt. Photo- und Astrometrie gehören dem Haufen etwa 100 Mitglieder an bei einer realen Ausdehnung von 15Lj. Er liegt im "lokalen Arm" unserer Galaxie und sein Alter wird mit mit 100-250Mio. Jahren angegeben. Bei neun Sternen konnten Helligkeitsschwankungen festgestellt werden, darunter auch 2 Veränderliche vom Typ Gamma Dor, deren Untersuchung wichtige Aufschlüsse im Bereich der Astroseismik geben könnte.

Anschließend stattete ich dem Eskimonebel einen Besuch ab (im 80/400 nur sternförmig) und wollte ihn ursprünglich nur visuell anpeilen, da jedoch die Kamera aufmontiert und schussbereit war, konnte ich nicht widerstehen. So entstand ein Bild, das zwar den Eskimonebel auch nur so zeigt, wie er im 80/400 erscheint, dafür aber recht gut die schöne Umgebung dokumentiert. Der Stern direkt beim Eskimonebel ist 8,26m hell und mag zur Orientierung dienen.

Danach wanderte ich mit dem 10x50 Fernglas durch die Gebiete knapp über dem Leithagebirge und weiter westlich. Einige Sterne von Puppis waren gut erkennbar, auch M93 im Fernglas recht schön, weshalb ich beschloss ihn später zu fotografieren, genauso wie Collinder 140 im südlichen CMa, der sich heute endlich auch mal mit mehr als 3 Sternen präsentierte. Direkt über dem städtischen Krankenhaus zeigte sich hell und deutlich das Sternbild Columba mit 5 Sternen (Alpha, Beta, Gamma, Delta, Epsilon) und eine Sternschnuppe flog auch durch´s Glas.

Gegen 22:30 standen die Galaxien im Leo in optimaler Beobachtungslage und weil ich noch keine Übersichtsaufnahme mit kurzer Brennweite probiert habe, war ich ziemlich neugierig, was dabei rauskommt. Visuell waren M65 und M66 einfach, wenn auch der Himmel nicht mehr so gut war wie gegen 19:00. Leichte Dunstschleier zogen auf und hellten den Himmelshintergrund merklich auf. M105 war ebenfalls relativ leicht - die Galaxie erscheint rundlich, wie ein Stern der nicht ganz scharf gestellt werden kann.

Gegen 23:00 waren die Aufnahmeserien im Kasten und ich schaute noch ein wenig ziellos mit dem 10x50 herum, wobei sich zeigte, dass die Jungfer bereits hoch über dem Horizont stand und trotz meines begrenzten Beobachtungswinkels durchaus mit Teleskop und Kamera erreichbar war. Weil die Augen schon etwas müde waren, sparte ich aber die Galaxien aus und nahm den Quasar 3 C 273 aufs Korn. Wenn ich gewusst hätt, wie schwierig es ist den korrekten Ort aufzufinden hätte ich´s wahrscheinlich gelassen. Jedenfalls brauchte ich einige Anläufe von Eta Virgo aus und selbst in der Nähe des Zielgebietes erwies sich die genaue Ortung als schwierig. Ich brauchte insgesamt fast 40 Minuten, um sicher zu sein, dass ich an der richtigen Stelle bin. Der Quasar ist ca. 12,8 mag hell - lag also sicher außerhalb der Möglichkeiten des 80/400. Fotografisch hatte ich aber die Hoffnung dieses besondere Objekt abzubilden. 240 Sekunden Belichtung waren denn auch in Summe genug um die 2,5 Milliarden Jahren alten Photonen von 3C 273 einzufangen. Und das mit einem normalen kleinen Teleobjektiv...1

Quasar 3C 273

3C 273 (273. Eintrag im dritten Cambridge Katalog) wurde 1963 als besonderes Objekt identifiziert. Das außergewöhnliche waren extrem rotverschobene Wasserstofflinien (z=0,158). Die Quelle rast mit einem Sechstel der Lichtgeschwindigkeit von uns hinweg, was - als Hubble-Effekt gedeutet - eine Entfernung von nahezu 3 Milliarden Lichtjahren ergibt. Da 3C 273 ungeachtet der kosmologischen Entfernung ein vergleichsweise heller "Stern" 13. Größe am Himmel ist, muss seine wahre Strahlungsleistung die einer Billion Sonnen betragen! An den Ort von Wega versetzt, überstrahlte dieser Quasar die Sonne! Alles deutet darauf hin, dass ein Quasar der Kern einer Galaxie ist - extrem hell, dazu winzig klein. Der Rest der Galaxie "ertrinkt" in seinem gleißenden Licht. Daher das sternförmige Aussehen. Nur mit Mühe ist es zuweilen möglich, die Galaxie drumherum - häufig eine elliptische Galaxie - auszumachen. Winzig muss der Kern sein, weil die Quasarleuchtkraft binnen Tagen, ja zuweilen binnen Stunden (im Röntgenbereich sogar noch schneller) schwanken kann. Das Objekt muss kleiner sein als die Strecke, die Licht in dieser Zeitspanne durcheilt. Ein Quasar ist demnach nicht größer als unser Planetensystem, gemessen an der Ausdehnung seiner Heimatgalaxie bloß ein "Punkt".

Nachtrag: Mit der neuen Advanced Camera for Survey (ACS) des HST wurde 3C 273 untersucht. Eine Maske blockte das intensive Licht im Zentrum ab, so dass Details der den Quasar umgebenden Galaxie sichtbar wurden. Sie ist komplexer als bisher angenommen. Eine spiralförmige Struktur wurde entdeckt, die sich um den Quasar windet, sowie eine rötliche Staubspur. [Quelle: Press Release STScI-2003-03]
1Rein rechnerisch (und es gibt Leute, denen das schon gelungen ist), kann man den Quasar aus der Stadt sogar mit einem 50mm Normalobjektiv und einer CCD Kamera aufnehmen! Normalerweise erwartet man ja von einem linear arbeitenden Detektor, dass einer Verdoppelung der Belichtungszeit auch eine Verdoppelung der Reichweite entspricht (wegen der logarithmischen Größenklassenskala sind das 0,75mag). Das ist altbekannt und immer ein Pluspunkt für die CCD-Kameras gewesen. Bei einem Objektiv 1,8/50 erreicht man in 10 Sekunden bei guten Stadtbedingungen (ca. 4mag) etwa die Grenzgröße 9,5mag. Die Belichtungszeit 60 Sekunden ist 6 mal länger und erreicht demzufolge 2 Größenklassen schwächere Sterne (ca. 11,5mag).

Bei leicht diesigem Himmel ist allerdings nach 60 Sekunden oft die Grenze der möglichen Belichtungszeit erreicht oder schon überschritten. Bei weiterer Verlängerung der Belichtungszeit wären alle Pixel gesättigt und ein weißes Bild das Ergebnis.

Das heißt: ab 1 Minute Belichtungszeit dominiert der Hintergrund den weiteren Gewinn, und dann sieht die Wachstumskurve anders aus, da nun die aufzuwendende Belichtungszeit mit dem Quadrat wächst. Für die doppelte Reichweite (+0,75mag) muß nun viermal so lange belichtet werden, für die vierfache Reichweite (+1,5mag) sechzehnmal so lange. Die zusätzliche Belichtungszeit muß man dabei durch Aufsummieren mehrerer Aufnahmen erreichen.

Die Summation von vier Aufnahmen erbringt einen deutlichen Gewinn von der erwarteten Größenordnung. Einiges, was man auf einer Einzelaufnahme als schwachen Stern interpretiert hätte, stellt sich als verstärktes Rauschen heraus, umgekehrt wird aus schwachen Sternchen ein leicht nachweisbares Objekt. Bei der Summation von 16 Aufnahmen ist nochmal eine Steigerung in dieser Größenordnung zu sehen. Die Grenzhelligkeit beträgt nun 11,5+1,5=13mag. Diese Grenzgröße ist mit Filmmaterial unter einem Stadthimmel mit Grenzgröße um 4mag absolut unerreichbar.

Die Belichtungszeiten wären erheblich kürzer, wenn der Himmelshintergrund schwächer wäre und erst später die Grenzgröße bestimmen würde. Beispiel: wenn erst nach vier Minuten die Aufnahme grenzbelichtet ist und der Himmel dominiert, dann gilt bis zu diesem Zeitpunkt, daß einer vierfachen Belichtungszeit ein vierfacher Gewinn entspricht, also 1,5 mag (d.h. in vier Minuten wäre man schon bei etwa 13mag, statt wie im anderen Fall erst nach 16 Minuten).

Mit etwas mehr Erfahrung sind also Grenzgrößen jenseits 13mag unter Stadthimmel durchaus möglich und damit auch Objekte wie der Qasar 3C 273 in Reichweite.

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