• Thomas Grohmann

Rotes Gewölk in einer fernen Galaxie

Aktualisiert: 3. Okt.

Erfreuliche Nachlese zu unserem Aufenthalt auf der Astrofarm Tivoli in Namibia im Mai 2022


Meine Aufnahme der Galaxie NGC 5128, Centaurus A, auf der einiges "rotes Gewölk" (siehe rote Markierung 1)*, ein blauer Jet (blaue Markierung 2)*, ein blauer Sternentstehungsbogen (Markierung 3)* und natürlich die äußere galaktische Hüllenstruktur zu erkennen ist, wurde am 27.9.2022 das "Astrofoto der Woche, AdW". Peter Riepe, seines Zeichens Physiker, Gründer und Leiter der Fachgruppe Astrofotografie der Vereinigung der Sternfreunde (VdS) hat die Aufnahme einer sehr tiefgehenden Analyse unterzogen. Dafür danke ich ihm sehr. Insbesondere hatte ich danach gefragt, ob er einen Erklärungsansatz für die offensichtlichen roten HII-Regionen hat und ob es sich um Vordergrundmaterial unserer Galaxie handelt oder NGC 5128 zuzurechnen sei. Seine nachstehenden Erläuterungen verraten die Antwort.

*Die eingereichte Aufnahme als „pretty picture“ ist oben bzw. weiter unten beim AdW zu sehen. Zur Verdeutlichung der auf der Aufnahme sichtbaren Strukturen und Nebel habe ich den Hintergrund verstärkt und Markierungen angebracht:


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Aus dem Fazit von Peter Riepe für eilige Leser: "Unserem Bildautor ist ein fotografischer Nachweis der Graham´schen HII-Regionen gelungen. Nach meinem (P.R.) Kenntnisstand dürfte Thomas einer der wenigen Amateure sein, die diese Nebel bewusst wahrgenommen haben. Das Zusatzbild 6 zeigt im direkten Vergleich, dass die Nebel sowohl bei Graham als auch bei unserem Bildautor identisch sind."


Und hier die Erläuterungen von Peter Riepe zum Astrofoto der Woche samt Verlinkungen zu ergänzendem Material:

Dienstag, der 27. September 2022 - Astrofoto der Woche
(Link zu Astronomie.de)

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Im südlichen Sternbild Centaurus steht die Galaxie NGC 5128. Sie ist für viele Astrofotografen ein „Muss“, gerade bei den ersten Exkursionen auf die südliche Erdhalbkugel. Im heutigen AdW zeigt uns Thomas Grohmann seine Aufnahme von NGC 5128. Thomas ist neu hier im Kreis der AdW-Astrofotografen, daher ein herzliches Willkommen! Die Aufnahmeserie zum Bild entstand auf der Astrofarm Tivoli in Namibia (darum auch ein Gruß an die Familie Schreiber!). Aufnahmedatum war der 01.05.2022. Als Teleskop kam ein 12-Zoll-Reflektor mit 305 mm Öffnung und 1200 mm Brennweite zum Einsatz (ein Newton-Astrograf der Marke ASA). Mit der Kamera, einer ZWO ASI2600MC Pro (color), wurde insgesamt 7 h 24 min belichtet bei gain 0 und -10°C. Weitere technische Details: Montierung Astro-Pphysics GTO1200, Guiding-Optik mit 3-zölligem Wynne-Korrektor, Aufnahmesteuerung mit N.I.N.A., Bildbearbeitung mit PixInsight, Photoshop und Topaz DeNoise. Norden liegt vom Galaxienzentrum aus gesehen in der linken oberen Bildecke und die Bildfeldgröße beträgt 73,4' x 48,9'.


Der Leser weiß, dass das AdW nicht nur eine Präsentation von Astrofotos mit der Vermittlung von Aufnahmedaten und Infos zur Bildbearbeitung ist. Denn wenn ein tolles Bild teilweise unter Mühen entstanden ist, dann sollte sich der Astrofotograf durchaus auch einmal näher damit befassen, was außer Objektname und Sternbild zur Aufnahme gesagt werden kann, welche Objekte im Bild erfasst sind und welche Besonderheiten vorliegen. Von daher: Über NGC 5128 gibt es viel Wissenswertes, dazu auch astronomische Fakten, die sich astrofotografisch auswirken. Das hat unser Bildautor schon selbst im Vorfeld seiner Einsendung gemerkt. Also liebe Leute: Bitte jetzt meinen weiteren Text geduldig aushalten …

NGC 5128 ist die uns nächstgelegene elliptische Riesengalaxie. Ihre Entfernung beträgt 11,9 Mio. Lichtjahre (Tully et al., 2013). Damit ist sie in etwa so weit von der Milchstraße weg wie M 81 im Großen Bären. Kurzbelichtete Aufnahmen zeigen eine diffuse, elliptisch-rundliche Hauptgalaxie, die in Ost-West-Richtung von einem mächtigen, verbogenen Staubgürtel umgeben ist. Hier im AdW zeigt sich dieser Galaxienbereich im Zentrum, umgeben von einem riesigen Halo. Der Halo misst im Bild 28,5' x 23' mit einer henkelförmigen Fortsetzung im Nord- und Südbereich (links und rechts).

Im Jahre 1949 wurde NGC 5128 als optischer Gegenpart der Radiogalaxie Centaurus A identifiziert. Die gesamte Radio-Struktur besteht aus zwei riesigen fahnenförmigen „Ohren“ (engl.: lobes) in Nordsüdrichtung und einem langen Fortsatz nach Osten. Die Ausmaße dieser Radiostruktur zeigt sich an der Deklinationsangabe im Zusatzbild 1 aus dem Jahre 1960 (mit Quellenangabe). Vorreiter solcher Radio-Untersuchungen waren Shain C.A.: The radio emission fron Centaurus A and Fornax A Australian J. Phys. 11, p. 517-529 (12/1958) und Piddington J.H., Trent G.H.: Cosmic Radio Sources Observed at 600 Mc/s; Australian J. Phys. 9, p. 74 (3/1956).

Ferner kennt man NGC 5128 als Seyfert-2-Galaxie (mit aktivem Kern). Das Zusatzbild 2 zeigt das Kerngebiet in einer Röntgen-Darstellung des Chandra X-Ray Observatory. Hier wird eine heftige Dynamik erkennbar, insbesondere ein nach Nordost gerichteter Jet, und auf der Gegenseite eine blasenförmige Stoßfront (deutsch; engl.: shockfront). Dieser Jet steht höchstwahrscheinlich direkt im Zusammenhang mit einem supermassiven Schwarzen Loch. Die nähere Jet-Umgebung mit einer ca. 18' ausgedehnten Radiofahne zeigt das Zusatzbild 3 in einer Darstellung der ESO.

Jetzt wieder zum AdW. Wenn im Zentrum derart heftige Prozesse ablaufen, dann muss sich das auch auf den äußeren Halo-Bereich von Centaurus A auswirken. Das Zusatzbild 4 zeigt das AdW-Original in einer bearbeiteten Version: In einer eindeutigen Schalenstruktur des Halos sitzt zentral der hellste Bereich von NGC 5128. Eine solche Schalenstruktur wurde bereits vor rund 40 Jahren aufgedeckt durch Malin D.F., Quinn P.J., Graham J.A.: Shell structure in NGC 5128; Astrophys. J. 272, L5-L7 (9/1983). Malin konnte übrigens auch bei anderen elliptischen Riesengalaxien eine Schalenstruktur nachweisen. Er nutzte die heute noch bekannte und von ihm entwickelte „unscharfe Maskierung“. Darüber hinaus gibt es heute noch weitere Bearbeitungen zum Herausarbeiten der Schalenstruktur. Aber diese Bearbeitungen sind nach meiner (P.R.) Überzeugung heftig überzogen.

In Centaurus A wurden zahlreiche Sternentstehungsregionen entdeckt. So wiesen Malin und seine Kollegen bereits auf die Blaufärbung der Randbereiche des Staubgürtels hin. Und Appenzeller I. & Moellenhoff C. fertigten Spektren des Staubgürtels an mit deutlicher Bestätigung solcher jungen, blauen Sterne (Astron. & Astrophys. 81, 54-58 (1/1980). Mit dem Hubble Space Telescope wurden dann massive junge blaue Sterne aufgelöst direkt optisch nachgewiesen. Darüber hinaus wurden aber auch weitere blaue Jets und Bögen im Halo von Centaurus A gefunden, z.B. Peng E.W.. Ford H.C., Freeman K.C., White R.L.: A Young Blue Tidal Stream in NGC 5128; Astronom. J. 124, pp. 3144-3156 (12/2002). Es wird also derartiges „heißes Material“ nach außen transportiert.

Nun wurde auch schon neutraler Wasserstoff HI bei NGC 5128 gefunden. Erste HI-Beobachtungen von van Gorkom J.H. et al. (Astronom. J. 99, p. 1781, 6/1990) zeigen, dass HI vorwiegend um den Staubgürtel verteilt ist. Weitere HI-Messungen von Schiminovich (1994) beweisen eindeutig, dass HI auch im Bereich der Schalen vorkommt. Gibt es dann dazu auch Wechselwirkungen von den o.g. Jets mit diesem neutralen Wasserstoff? Die Antwort ist ein kräftiges „Ja“. Wenn heiße Jets in eine HI-Wolke hineinstoßen, kann spontane Sternentstehung stattfinden, begleitend sind dann auch HII-Regionen denkbar, die auf diese Weise ionisiert werden. Solche HII-Regionen wurden dann auch gefunden. Die Forschungsarbeit dazu stammt von Blanco V.M., Graham J.A., Lasker B.M. und Osmer P.S.: Optical condensations and filaments in the northeast radio lobe of NGC 5128; Astrophys. J. 198, L63-L64 (1975). Im Nordostbereich, wo der Halo in den Henkel übergeht und wo neutraler Wasserstoff vorliegt, wurden von J.A. Graham ausgedehnte diffuse und filamentartige Fetzen gefunden.


Dieses Bild zeigt die beschriebenen HII-Regionen in einer Variante, bei der ich die Sterne zur besseren Sichtbarkeit der Nebel herausgerechnet habe


Und jetzt kommen wir zum Highlight dieses AdWs: Schauen wir das Zusatzbild 5 an. Farblich ist es übertrieben in der Sättigung, aber zum Nachweis der Graham´schen HII-Regionen ging es nicht anders. Die gelben Kringel beinhalten klar die rot leuchtenden Nebel. Vor Einsendung des AdWs hatten sich Thomas Grohmann und Astrofotografen seiner Heimatsternwarte Gedanken über die Objekte gemacht, auch Recherchen angestellt, kamen aber zu keinem Ergebnis. Nun ist die Sache klar: Unserem Bildautor ist ein fotografischer Nachweis der Graham´schen HII-Regionen gelungen. Nach meinem (P.R.) Kenntnisstand dürfte Thomas einer der wenigen Amateure sein, die diese Nebel bewusst wahrgenommen haben. Das Zusatzbild 6 zeigt im direkten Vergleich, dass die Nebel sowohl bei Graham als auch bei unserem Bildautor identisch sind.

Nachsatz: NGC 5128 ist mit allen hier besprochenen Details das Ergebnis eines Mergers, d.h. einer Verschmelzung. Eine kleinere Scheibengalaxie mit Spiralstruktur und viel Gas und Staub ist mit dem Vorläufer der größeren elliptischen Galaxie kollidiert. Das Staubband ist der Rest der kleineren Galaxie, das beweist die Tatsache, dass Staub und junge Sterne im und am Staubband mit einer ganz anderen Geschwindigkeit rotieren als die elliptische Galaxie. Alle beobachteten Phänomene (Jets, Röntgenquelle, sekundäre Sternentstehung) sind Konsequenzen dieses Mergers.

Anmerkungen: Bei Blende 3,9 wurde dieses Bild mit insgesamt 7,4 Stunden belichtet. Das ist schon kräftig, aber wir wissen, dass derart lichtschwache Nebel durchaus noch viel länger zu belichten sind, um ein genügend starkes Signal über dem Rauschen des Hintergrundes zu bekommen. Nun, über einen solchen „Fang“ war sich Thomas bei der Aufnahme ja überhaupt nicht bewusst. Sein Ziel war es, die Schalenstruktur und Ausdehnung des Halos zu dokumentieren. Aber vielleicht besteht ja in nächster Zukunft die Gelegenheit, noch ein weiteres „Schüppchen Kohlen aufzulegen“ … sprich: noch etwas nachzubelichten. Denn: In letzter Sekunde vor Setzen des AdWs finde ich ein noch wesentlich tieferes Bild der roten Nebel mit 130 h Belichtung unter diesem Link.

Die Farbgebung ist im Übrigen im Original recht moderat. Aber das ist ja, wie man so gern formuliert, eine Frage des persönlichen Geschmacks. Auf jeden Fall bedanken wir uns herzlich für dieses gelungene Astrofoto von Centaurus A und freuen uns, dass nach dem neuerlichen AdW von Fabian Neyer mit den externen HII-Regionen bei M 51 jetzt auch Centaurus A als zweites Beispiel genannt werden kann. Thomas, unsere herzliche Gratulation zum Astrofoto der Woche!

Peter Riepe Bildautor: Thomas Grohmann

Koordinaten von NGC 5128 (J2000.0): RA = 13 h 25 min 27,6 s, Dec = -43° 01' 09''