Objekte des Monats: Der Krebsnebel Messier 1

Am 4. Juli 1054 berich­te­ten chi­ne­si­schen Astro­no­men von einem „Gast­stern“ im öst­li­chen Teil des Stern­bilds Stier (Tau­rus). Ver­mut­lich wur­de die­se neue Stern auch von den Ana­sa­zi und Nava­jo India­nern in Ari­zo­na und New-Mexi­ko beob­ach­tet, wie Fun­de in Form von Fels­zeich­nun­gen andeu­ten. Heut­zu­ta­ge befin­det sich an der Posi­ti­on von Mes­sier 1 (NGC 1952), der auch als Krebs­ne­bel, Krab­ben­ne­bel oder Crab-Nebel bekannt ist, der ein­zi­ge in Mes­siers Kata­log auf­ge­führ­te Super­no­va-Über­rest. Die­ser wur­de im Jahr 1731 vom eng­li­schen Phy­si­ker und Ama­teur­as­tro­no­men John Bevis ent­deckt, der das Objekt in sei­nem 1750 fer­tig­ge­stell­ten aber nie ver­öf­fent­lich­ten Him­mels­at­las Ura­no­gra­phi­ca Bri­tan­ni­ca ein­trug. Charles Mes­sier ent­deck­te das Objekt am 28. August 1758 unab­hän­gig, als er auf der Suche nach dem Kome­ten war, der von Hal­ley für das Jahr 1758 vor­her­ge­sagt wur­de und der heut­zu­ta­ge als Hal­ley­scher Komet bekannt ist. Mes­sier bemerk­te, dass sich das Objekt, das er beob­ach­te­te und fälsch­li­cher­wei­se für den Kome­ten hielt, am Him­mel nicht beweg­te. Das war der Anlass des fran­zö­si­schen Astro­no­men, einen Kata­log der Stern­hau­fen und Nebel zu ver­öf­fent­li­chen, um zukünf­ti­ge Ver­wechs­lun­gen zu ver­mei­den. Schließ­lich nahm er den Krebs­ne­bel am 12. Sep­tem­ber 1758 als ers­tes Objekt in sei­nen neu­en Kata­log auf. Er beschrieb M 1 als weiß­li­chen Nebel ohne Ster­ne, ähn­lich einer Ker­zen­flam­me. Wil­helm Her­schel beob­ach­te­te Mes­sier 1 zwi­schen 1783 und 1809 mehr­mals und kam zu dem Schluss, dass es sich um eine Grup­pe aus Ster­nen han­del­te. Auch sein Sohn John ver­öf­fent­lich­te eine Abbil­dung von M 1 im Jahr 1833, der den Nebel als ova­len Stern­hau­fen zeig­te. Der im eng­li­schen Sprach­raum gebräuch­li­che Name „Crab Nebu­la“ stammt von Wil­liam Par­son, der 3. Earl of Ros­se, der den Nebel im Jahr 1840 von Birr Cast­le aus beob­ach­tet hat­te und im Jahr 1844 auch eine Zeich­nung von ihm ver­öf­fent­lich­te. Dabei ver­glich er die in dem Nebel visu­ell sicht­ba­ren Fila­men­te mit den Glied­ma­ßen einer Krab­be. Als er im Jahr 1848 den Nebel mit einem grö­ße­ren Tele­skop aber­mals beob­ach­te­te, konn­te er die­se Ähn­lich­kei­ten nicht mehr bestä­ti­gen. Das ers­te Foto von M 1 über­haupt wur­de im Dezem­ber 1892 von Dr. Isaac Roberts mit einem 20-Zoll-Tele­skop aufgenommen.

Der Krebs­ne­bel (Mes­sier 1) im Stern­bild Stier – Auf­nah­me von Mir­ko Wanke

Die Supernova von 1054

Der Krebs­ne­bel ist der Über­rest einer Super­no­va, indem sich ein Puls­ar­wind-Nebel gebil­det hat, der Gam­ma­strah­len von mehr als 100 Ter­raelek­tro­nen­volt (TeV) emit­tiert. Gleich­zei­tig ist Mes­sier 1 auch das ers­te Objekt in der astro­no­mi­schen For­schung, das mit einer Super­no­va­ex­plo­si­on in Ver­bin­dung gebracht wur­de. Mit einer Hel­lig­keit von 8,4 mag und einer schein­ba­ren Aus­deh­nung von 6 x 4 Bogen­mi­nu­ten am Him­mel oder 10 x 7 Licht­jah­re, erscheint Mes­sier 1 im licht­star­ken Fern­glas und unter guten Beob­ach­tungs­be­din­gun­gen wie ein schwa­ches unschar­fes Stern­chen. Der Super­no­va­rest befin­det sich 6.300 Licht­jah­re von der Erde ent­fernt im Per­seus-Spi­ralarm unse­rer Milch­stra­ße.
Der Krebs­ne­bel ent­stand bei der Super­no­va­ex­plo­si­on, als einem alten, mas­se­rei­chen Stern von ca. 10 Son­nen­mas­sen der Kern­brenn­stoff aus­ge­gan­gen war. Nach­dem die Kern­fu­si­ons­pro­zes­se im Inne­ren des Sterns zur Nei­ge ging, erlitt die­ser einen Kern­kol­laps, weil der nach außen gerich­te­te Strah­lungs­druck, das Gewicht der äuße­ren Schich­ten nicht mehr stand­hal­ten konn­te. Dar­auf­hin wur­den die äuße­ren Schich­ten des Sterns explo­si­ons­ar­tig in den Raum hin­aus­ge­schleu­dert. Für eine Dau­er von 23 Tagen war die­se Explo­si­on von der Erde aus gese­hen sogar am Tag­him­mel beob­acht­bar. Wei­te­re Unter­su­chun­gen erga­ben, dass die Super­no­va wahr­schein­lich im April oder im Mai des Jah­res 1054 am Him­mel erschie­nen ist und eine maxi­ma­le Hel­lig­keit von bis zu ‑7 mag erreich­te. Die­ser „Gast­stern“ war nach der ers­ten Beob­ach­tung unge­fähr 653 Tage lang mit blo­ßem Auge sicht­bar und gehört zu den weni­gen geschicht­lich beleg­ten Super­no­va­ex­plo­sio­nen in unse­rer Gala­xis. Denn seit dem Jahr 1054, wur­den in unse­rer Milch­stra­ße erst drei wei­te­re Super­no­vae beobachtet.

Hub­ble-Auf­nah­me des Krebs­ne­bel (Mes­sier 1) – Credit: NASA, ESA, J. Hes­ter and A. Loll (Ari­zo­na Sta­te University)

Der Crab-Pulsar

Der Kern des ster­ben­den Sterns kol­la­bier­te wei­ter zum Neu­tro­nen­stern, mit einem Durch­mes­ser von unge­fähr 28 bis 30 Kilo­me­tern und 1,4 bis 2 Son­nen­mas­sen. Die ent­ar­te­te Mate­rie in die­sen Neu­tro­nen­ster­nen ist sehr kom­pakt. Ein Zucker­wür­fel Mate­rie wür­de auf der Erde eini­ge Mil­li­ar­den Ton­nen wie­gen. In den Jah­ren 1913 bis 1915 wur­de M 1 spek­tro­sko­pisch unter­sucht und Ves­to Sli­pher erkann­te gespal­te­nen Spek­tral­li­ni­en im Spek­trum, was Heber Doust Cur­tis zum Anlass nahm, den Nebel als Pla­ne­ta­ri­schen Nebel zu klas­si­fi­zie­ren. Spä­ter stell­te sich her­aus, dass die­se Spek­tral­li­ni­en durch einen Dopp­ler­ef­fekt erklärt wer­den konn­te mit der Erkennt­nis, dass sich der Krebs­ne­bel sehr schnell aus­brei­te­te. Die Exis­tenz eines Pulsars wur­de erst­mals in den 1960er Jah­ren vom ita­lie­ni­schen Astro­phy­si­ker Fran­co Paci­ni vor­her­ge­sagt, um die Hel­lig­keit des Krebs­ne­bels zu erklä­ren. Der Krebs­pul­sar (PSR B0531+21) wur­de schließ­lich im Jahr 1968, mit Hil­fe des Are­ci­bo-Radio­te­le­skop zum ers­ten Mal beobachtet. 

Das Zen­trum des Krebs­nebsl im sicht­ba­ren und im Rönt­gen­licht – Credit: NASA/HST/ASU/CXC/J. Hes­ter et al.

Der Pul­sar rotiert in einer Sekun­den 30 Mal um sei­ne Ach­se. Die­se Peri­ode von 33,5 Mil­li­se­kun­den ver­lang­samt sich all­mäh­lich, auf­grund der magne­ti­schen Wech­sel­wir­kung mit der Mate­rie des Nebels. Der durch die star­ken Magnet­fel­der gebün­del­te Strahl des Crab-Pulsars, der auch im opti­schen, Röntgen‑, Gam­ma- und im Radio­be­reich sicht­bar ist, über­streicht in die­ser Zeit die Sicht­li­nie der Erde, so dass eine Art Blin­ken sicht­bar wird. Im Bereich der Gam­ma­strah­len gehört der Krebs­ne­bel zu den hells­ten Objek­ten an unse­rem Him­mel und ist die stärks­te bestän­di­ge Quel­le für Rönt­gen- und Gam­ma­strah­lung mit Ener­gien über 30 Kilo­elek­tro­nen­volt. Auf­grund sei­ner inten­si­ven Radio­strah­lung, ist M 1 auch als Tau­rus A bzw. 3C 144 bekannt. Der Neu­tro­nen­stern sel­ber besitzt eine Tem­pe­ra­tur von 500.000 Kel­vin, ein star­kes Magnet­feld von 100 Mil­lio­nen Tes­la und eine Leucht­kraft von 75.000 Son­nen, wobei die meis­te Ener­gie außer­halb des sicht­ba­ren Spek­trums emit­tiert wird. Visu­ell besitzt der Zen­trals­tern nur eine Hel­lig­keit von 16 mag. Bevor der Pul­sar im Radio­be­reich ent­deckt wur­de, wur­de sein visu­ell sicht­ba­res Pen­dant bereits 1942 von dem deutsch-ame­ri­ka­ni­schen Astro­no­men Rudolf Min­kow­ski nach­ge­wie­sen. Im frü­hen zwan­zigs­ten Jahr­hun­dert beob­ach­te­te bereits ver­schie­de­ne Astro­no­men, dar­un­ter Carl Otto Lam­p­land, Knut Lundmark, Nicho­las Mayall sowie Edwin Hub­ble, ver­än­der­li­che Struk­tu­ren im Nebel und schluss­fol­ger­ten, dass der Krebs­ne­bel durch die Super­no­va SN 1054 ent­stan­den sein muss, die von chi­ne­si­schen, japa­ni­schen und ara­bi­schen Astro­no­men auf­ge­zeich­net wur­den. Der Zen­trals­tern im Krebs­ne­bel lie­fer­te somit den end­gül­ti­gen Beweis für die Theo­rie, dass Pul­sa­re durch Super­no­va-Explo­sio­nen gebil­det werden.

Beobachtung

Der dem Pul­sar umge­be­ne Nebel ist von röt­li­chen Fila­men­ten durch­zo­gen, die aus den äuße­ren Scha­len des Ursprungs­sterns ent­stan­den sind. Sie bestehen zum größ­ten Teil durch die Strah­lung des Neu­tro­nen­sterns ioni­sier­ten Was­ser­stoff und Heli­um. Das Gas wird auch an den Stoß­fron­ten auf­ge­heizt, so dass es eben­falls zum Leuch­ten ange­regt wird. Auch gerin­ge Antei­le von Koh­len­stoff, Sauer­stoff, Stick­stoff, Eisen, Neon und Schwe­fel sowie Staub sind dar­in ent­hal­ten. Die Tem­pe­ra­tu­ren der Fila­men­te lie­gen zwi­schen 11.000 und 18.000 Kel­vin. Der dif­fu­se inne­re Bereich des Nebels erscheint bläu­lich und wird durch hoch­gra­dig pola­ri­sier­te Syn­chro­ton­strah­lung zum Leuch­ten ange­regt, die durch die schnel­le Bewe­gung von Elek­tro­nen nahe der Licht­ge­schwin­dig­keit, in einem star­ken Magnet­feld, erzeugt wer­den. Der Nebel dehnt sich mit einer Geschwin­dig­keit von 1.500 Kilo­me­tern pro Sekun­de bzw. 0,2 Bogen­se­kun­den pro Jahr in den inter­stel­la­ren Raum aus, so dass Ver­än­de­run­gen auf Fotos schon nach weni­gen Jah­ren sicht­bar wer­den. Ver­än­de­run­gen im Zen­trums des Nebels sind sogar inner­halb weni­ger Tage nach­weis­bar, in Form von dyna­mi­schen Schock­fron­ten, die durch den Puls­ar­wind und Mate­rie inner­halb des Nebels ver­ur­sacht werden.

Auf­such­kar­te für Mes­sier 1 – erstellt mit SkytechX

Unter einem dunk­len Land­him­mel soll­te der Krebs­ne­bel schon als mat­tes Wölk­chen in einem 10x50 Fern­glas sicht­bar sein. Bes­ser ist natür­lich ein Tele­skop, wel­ches auch höhe­re Ver­grö­ße­run­gen zulässt. So reicht schon ein 2 Zoll gro­ßes Fern­rohr aus, um den leicht ova­len Nebel zu beob­ach­ten. In klei­nen Fern­roh­ren von 3 bis 4 Zoll Öff­nung ist der Anblick des Krebs­ne­bels aber eher ent­täu­schend und ähnelt eher einem Kome­ten ohne Schweif mit hel­le­ren Rän­dern. Ein O‑III Fil­ter und Tele­sko­p­öff­nun­gen von 6 bis 8 Zoll soll­ten aber hel­fen, auch bei nicht ganz opti­ma­len Bedin­gun­gen eini­ge Details erkenn­bar wer­den zu las­sen in Form von fle­cki­gen bzw. strei­fen­för­mi­gen Struk­tu­ren. Der Nebel sel­ber erscheint nun S‑förmig, mit einem hel­le­ren Teil an der nord­west­li­chen und einen schwä­che­ren und deut­lich dif­fu­ser erschei­nen­den Teil an der süd­öst­li­chen Flan­ke. Selbst mit grö­ße­rer Öff­nung ist es schwie­rig, ein­zel­ne Details zu erken­nen. Die Fila­men­te, die vor allem auf Fotos sicht­bar sind, sind ab einer Öff­nung von 12 Zoll und mehr wahr­nehm­bar. Die nord­west­li­che Spit­ze des Nebels erscheint hier viel hel­ler, als der süd­west­li­che und eher unre­gel­mä­ßig geform­te Teil. Eine dunk­le Bucht teilt den Nebel in einen hel­le­ren und in einen schwä­che­ren Abschnitt. Mit einem Pola­ri­sa­ti­ons­fil­ter las­sen sich auch ört­li­che Pola­ri­sa­ti­ons­ef­fek­te im Nebel beob­ach­ten. Visu­ell ist der Crab-Pul­sar, unter sehr guten Bedin­gun­gen, mit Tele­sko­pen ab 20 Zoll nachweisbar.

Um Mes­sier 1 zu fin­den, soll­te Zeta Tau­ri, die süd­li­che Hör­ner­spit­ze des Stiers, direkt in die Sucher­mit­te ein­ge­stellt wer­den. Der Super­no­va­über­rest befin­det sich süd­öst­lich eines Sterns der 6. Grö­ßen­klas­se und unge­fähr 1,2° in nord­west­li­cher Rich­tung ent­fernt von einer Ster­nen­grup­pe aus 6 und 7 mag hel­len Ster­nen, die mit Zeta Tau eine Art Tra­pez bilden.

  Auf­such­kar­te Krebs­ne­bel (Mes­sier 1) (146,8 KiB, 37 hits)

Steckbrief für Messier 1

Objekt­na­meMes­sier 1
Kata­log­be­zeich­nungNGC 1952, LBN 833, Sh2-244, CED 53, 3C 144
Eigen­na­meKrebs­ne­bel, Krab­ben­ne­bel, Crab Nebu­la, Tau­rus A
TypSuper­no­va­über­rest, SNR
Stern­bildStier (Tau­rus)
Rekt­aszen­si­on (J2000.0)05h 34m 31.9s
Dekli­na­ti­on (J2000.0)+22° 00′ 52″
V Hel­lig­keit8,4 mag
Flä­chen­hel­lig­keit11,0 mag
Win­kel­aus­deh­nung6,0′ x 4,0′
Durch­mes­ser10 x 7 Lichtjahre
Ent­fer­nung6.300 Licht­jah­re
Beschrei­bungvB,vL,E135,vglbM,r; Crab Nebula;Rosse saw filaments;cent pul­sar 16 mag;3C144
Ent­de­ckerJohn Bevis, 1731
Ster­n­at­lan­tenCam­bridge Star Atlas Chart 3 & 9
Inter­stel­lar­um Deep Sky Atlas Chart 37 & 49
Mill­en­ni­um Star Atlas: Charts 157–158 (Vol I)
Pocket Sky Atlas Chart 14
Sky Atlas 2000.0: Chart 5 
Ura­no­me­tria 2nd Ed. Chart 77

Andreas

Andreas Schnabel war bis zum Ende der Astronomie-Zeitschrift "Abenteuer Astronomie" im Jahr 2018 als Kolumnist tätig und schrieb dort über die aktuell sichtbaren Kometen. Neben Astronomie, betreibt der Autor des Blogs auch Fotografie und zeige diese Bilder u.a. auf Flickr.

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