Spektren von planetarischen Nebeln


Hier stelle ich Spektren von planetarischen Nebeln vor, die mit dem Alpy600-Spektrografen gewonnen wurden.

Inhalt:




NGC 7027

Der planetarische Nebel NGC 7027 befindet sich im Sternbild Schwan und hat eine scheinbare Ausdehnung von nur 20 x 12 Bogensekunden. Das entspricht in der Entfernung von ca. 3000 Lj einer Ausdehnung von nur 14000 AE (0,2 Lj). Sein Alter wird auf 600 Jahre geschätzt, d.h. es ist ein sehr junger PN [1]. Meine Wahl fiel auf dieses Objekt, weil im Planetariumsprogramm Hello Northern Sky beim Anklicken dieses Objekts unter anderem angezeigt wird, dass es ein bizarres Spektrum aufweist. Diese Bezeichnung stammt aus der SAC-Datenbank [2], einer Auflistung von über 10.000 Deep-Sky-Objekten, die in den letzten 20 Jahren für Amateurastronomen zusammengestellt und gepflegt wurde. Ein Blick in die wissenschaftliche Literatur lüftet das Geheimnis. NGC 7027 ist der am besten untersuchte planetarische Nebel. Verglichen mit Spektren anderer PN zeigt dasjenige von NGC 7027 außerordentlich viele Emissionslinen, insbesondere solche, die von hoch angeregten Ionen stammen [3]. Die effektive Temperatur des Zentralsterns, ein weißer Zwerg wahrscheinlich mit Akkretionsscheibe, wurde zu 219.000 K bestimmt obwohl dieser unbeobachtbar ist [5].
Am 10.09.2016 habe ich das Spektrum dieses PN aufgenommen. Ich nahm 22 Rohspektren mit einer Belichtungszeit von je 60 s auf. In meinem Spektrum habe ich alle Linien mit Hilfe der Tabellen in [4] beschriftet. Im Vergleich mit Spektren anderer PN ist der Linienreichtum sofort erkennbar.

Spektrum NGC7027

Spektrum NGC7027
10.09.2016 23:16 MESZ
Alpy Basismodul mit Nachführmodul, Spalt=23µm, Kamera: Atik 428EX; mit Neon-Spektrum für den roten und den Quecksilberlinien einer Energiesparlampe für den blauen Bereich wellenlängenkalibriert und "instrumental response" kalibriert

Literatur:
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/NGC_7027 (engl.)
[2] Saguaro Astronomy Club (Phoenix, AZ) http://www.saguaroastro.org/content/downloads.htm (engl.)
[3] L.H. Aller et al., The spectrum of NGC7027, PNAS, 85, 2417-2421, 1988, http://www.pnas.org/content/85/8/2417.full.pdf (engl.)
[4] C. D. Keyes et al., The Spectrum of NGC7027, PASP 102: 59-75, 1990, http://iopscience.iop.org/article/10.1086/132607/pdf (engl.)
[5] Y. Zang et al., Integrated spectrum of the planetary nebula NGC7027, A&A 442, 249-262, 2005, https://arxiv.org/pdf/astro-ph/0507155.p000df (engl.)




IC 2149

Hier überlagern sich die Spektren des heißen Zentralsterns (ZS) mit Typ O7.5 (ca. 32.500 K) und des Nebels. Die H- und He-Absorptionslinien des ZS sind schwach und kommen in meinem Spektrum nicht heraus. Nur das Kontinuum mit Anstieg zum blauen Bereich hin ist erkennbar.

Die Emissionslinien stammen alle aus dem Nebel. Lt. [3] gehören die verbotenen [O II] Linien bei 3726 und 3729 Å zu den kürzesten Wellenlängen, die erdgebunden in IC 2149 sichtbar sind. Linien so dicht beieinander kann das Alpy600 nicht auflösen, deshalb erscheinen diese als eine Linie.

Interessant zu erfahren ist (aus [1], [3]), dass dieser PN der erste war, der 1973 mit dem Satelliten Orion-2 im UV-Bereich spektroskopiert wurde. Der UV-Bereich ist erdgebunden Teleskopen nicht zugänglich. Dabei konnte man die Zwei-Photonen-Emission nachweisen. Normalerweise wird beim Übergang von einem höheren auf einen niedrigeren Zustand eines Atoms ein Photon mit bestimmter Wellenlänge emittiert, die der Energiedifferenz der Zustände entspricht. Bei der Zwei-Photonen-Emission werden gleichzeitig zwei Photonen emittiert, deren Energien in Summe der Zustandsänderung entspricht. Daraus ergibt sich ein Kontinuum im UV-Bereich (UV-Exzess).

IC2149

Spektrum IC2149

Spektrum IC2149
26.01.2016 20:21 MEZ
Alpy Basismodul mit Nachführmodul, Spalt=23µm, Kamera: Atik 428EX; mit Neon-Spektrum für den roten und den Quecksilberlinien einer Energiesparlampe für den blauen Bereich wellenlängenkalibriert und "instrumental response" kalibriert

Literatur:
[1] Gurzadyan, G.A., The Physics and Dynamics of Planetary Nebulae, Springer, 1997, https://books.google.de/books?id=fNnzCAAAQBAJ&dq=Spectrum+ic2149&hl=de
[2] Feibelman, W.A., Hyung, S., & Aller, L. H., Spectrum of IC 2149 and its central star, Astrophysical Journal,426,653-663, 1994 http://articles.adsabs.harvard.edu//full/1994ApJ...426..653F/0000653.000.html
[3] Gurzadyan, G.A., The Ultraviolet Spectrum of Planetary Nebula IC 2149, MNRAS, 172,249-256, 1975 http://mnras.oxfordjournals.org/content/172/1/249.full.pdf+html




NGC 7662 (Blue snowball)

Im Zentrum des Nebels sitzt ein Weißer Zwerg mit einer sehr hohen Oberflächentemperatur von 75.000 K, der den Nebel zum Leuchten anregt. Die starken Emissionslinien von [O III] bei 4959 Å und 5007 Å geben dem Nebel seine blaugrüne Färbung.

NGC 7662 (Blue snowball)

Spektrum NGC 7662 (Blue snowball)

Spektrum NGC 7662 (Blue snowball)
30.08.2015 01:05 MESZ
Alpy Basismodul mit Nachführmodul, Spalt=23µm, Kamera: Atik428EX; mit Neon-Spektrum für den roten und den Balmerlinien von Wega für den blauen Bereich wellenlängenkalibriert und "instrumental response" kalibriert




NGC 6884

Der planetarische Nebel NGC 6884 befindet sich im Sternbild Schwan, er hat eine scheinbare Helligkeit von 10,9 mag und eine scheinbare Ausdehnung von nur 15 x 15 Bogensekunden [1]. Sein Alter wird auf 13.000 Jahre geschätzt, damit ist es ein recht junger PN. Das optische Spektrum dieses PN ist reich an Emissionslinien, insbesondere solche, die von (moderat) angeregten Ionen stammen. Die effektive Temperatur des Zentralsterns wurde zu 110.000 K bestimmt [2].
Am 30.08.2015 habe ich das Spektrum dieses PN aufgenommen. Ich nahm 20 Rohspektren mit einer Belichtungszeit von je 120 s auf. In meinem Spektrum habe ich alle Linien mit Hilfe der Tabellen in [2] beschriftet.

Spektrum NGC6884

Spektrum NGC6884
30.08.2015 00:00 MESZ
Alpy Basismodul mit Nachführmodul, Spalt=23µm, Kamera: Atik428EX; mit Neon-Spektrum für den roten und den Balmerlinien von Wega für den blauen Bereich wellenlängenkalibriert und "instrumental response" kalibriert

Literatur:
[1] https://de.wikipedia.org/wiki/NGC_6884
[2] Hyung et al. The Spectrum of the Planetary Nebula NGC 6884, The Astrophysical Journal Supplement Series, 108:503 513,1997, http://iopscience.iop.org/article/10.1086/312969/pdf




PK64+5.1 (HD 184738, Campbells Hydrogen Star)

Dieses Objekt befindet sich 2,5° nördlich von Albireo (Schwan). Seine Eigenschaft als planetarischer Nebel wurde erst 1893 von William Campbell entdeckt als er das Objekt mit einem visuellen Spektroskop am damaligen 36-Zoll-Refraktor des Lick-Observatoriums beobachtete. Der PN ist nur 6 Bogensekunden ausgedehnt und kann in kleinen Teleskopen nicht aufgelöst werden.
Das Spektrum zeigt eine Überlagerung von Emissionslinien des umhüllenden Nebels und des Zentralsterns (ZS). Beim ZS handelt es sich um einen Wolf-Rayet-Stern vom Typ [WC9]. Die Schreibweise mit eckigen Klammern kennzeichnet die Eigenschaft "WR-Stern als ZS eines planetarischen Nebels". Diese sind deutlich masseärmer als normale WR-Sterne. Es wird angenommen, dass sich diese aus AGB-Sternen durch einen Heliumblitz entwickelt haben (AGB - asymptotic giant branch, asymptotischer Riesenast im HR-Diagramm). Die zurückbleibende Sternatmosphäre enthält hauptsächlich Helium, Kohlenstoff und Sauerstoff. D.h. die He, C und O-Linien stammen vom ZS und die Balmerlinien kommen aus dem umgebenden Nebel.

Spektrum PK64+5.1 (HD 184738, Campbells Hydrogen Star)

Das beschriftete Spektrum wurde zur besseren Übersicht auf zwei Diagramme aufgeteilt und vergrößert.

Spektrum PK64+5.1 (HD 184738, Campbells Hydrogen Star)

Spektrum PK64+5.1 (HD 184738, Campbells Hydrogen Star)
28.08.2015 23:44 MESZ
Alpy Basismodul mit Nachführmodul, Spalt=23µm, Kamera: Atik428EX; mit Neon-Spektrum für den roten und den Balmerlinien von Wega für den blauen Bereich wellenlängenkalibriert und "instrumental response" kalibriert

Literatur:
[1] Detailed far-ultraviolet to optical analysis of four [WR] stars, 2007, ApJ,654,1068
[2] Emission lines of [OII] in the optical and ultraviolet spectra of planetary nebulae, 1999 MNRAS,304,27
[3] Auroral and nebular emission lines of SII in the optical spectra of planetary nebulae, 1996 MNRAS,281,1073







[ Stand: 20.11.2017 | Brief Icon Gregor Krannich | Gregors Astronomieseite ]