Objekte des Monats: Der Ringnebel Messier 57

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Der Pla­ne­ta­ri­sche Nebel Mes­sier 57 (NGC 6720) im Stern­bild Lei­er (Lyra) wur­de Mit­te Febru­ar 1779 von dem fran­zö­si­schen Astro­no­men Antoi­ne Dar­quer de Pel­le­poix auf­ge­fun­den. Er beob­ach­tet den Kome­ten Bode (C/1779 A1 Bode), der nahe an M 57 vor­bei­zog. Lan­ge Zeit galt Dar­quer als Erst­ent­de­cker des Nebels in der astro­no­mi­schen Lite­ra­tur. Der fran­zö­si­sche Astro­nom Charles Mes­sier, der den sel­ben Kome­ten eini­ge Tage vor­her eben­falls beob­ach­te­te, fand M 57 bereits frü­her, näm­lich am 31. Janu­ar des sel­ben Jah­res. Er beschrieb den Nebel als run­den Licht­hau­fen, der zwi­schen den Ster­nen Gam­ma und Beta in der Lei­er gele­gen ist. Fälsch­li­cher­wei­se nahm er an, dass die­ser aus schwa­chen Ster­nen zusam­men­ge­setzt sei. Dar­quer beschrieb das Aus­se­hen des Objekts viel tref­fen­der: „Nebel zwi­schen Gam­ma und Beta der Lei­er; er ist sehr matt, aber per­fekt begrenzt, er ist groß wie Jupi­ter & ähnelt einem ver­lö­schen­den Pla­ne­ten“. Damit beschreibt er den Pla­ne­ta­ri­schen Nebel genau so, wie er uns in einem 2 bis 3 Zöl­ler erschei­nen wür­de. Auch ist sei­ne Beschrei­bung ein guter Hin­weis auf die Namens­ge­bung sol­cher Nebel. Denn der deutsch-bri­ti­sche Astro­nom Wil­helm Her­schel präg­te den Namen „Pla­ne­ta­ri­scher Nebel“ in Zusam­men­hang mit sei­ner Ura­nus-Ent­de­ckung. Her­schel glaub­te im Jahr 1803 aber, dass der ova­le Ring von M 57 aus nicht auf­ge­lös­ten Ster­nen zusam­men­ge­setzt sei. Sein Sohn John beschrieb im Jahr 1830 nebel­haf­te Struk­tu­ren inner­halb des Rings. Der iri­sche Astro­nom Lord Ros­se konn­te im Jahr 1844 eben­falls bemer­kens­wer­te Struk­tu­ren inner­halb des Rings wahr­neh­men. Die wah­re Natur von M 57 wur­de aber erst im Jahr 1864 offen­sicht­lich, als der eng­li­sche Ama­teur­as­tro­nom Wil­liam Hug­gins Spek­tren meh­re­rer Nebel unter­such­te und ent­deck­te, dass eini­ge die­ser Objek­te hel­le Emis­si­ons­li­ni­en auf­wie­sen. Dem­zu­fol­ge bestehen Pla­ne­ta­ri­sche Nebel aus leuch­ten­dem Gas und nicht aus Ster­nen. Auf­grund des äuße­ren Erschei­nungs­bil­des ist Mes­sier 57 auch als „Ring Nebu­la“ bzw. „Ring­ne­bel in der Lei­er“ bekannt. Er war erst der zwei­te Pla­ne­ta­ri­sche Nebel der ent­deckt wurde.

Der Ringnebel in der Leier
Der Ring­ne­bel in der Lei­er – Auf­nah­me von Johan­nes Sched­ler, Quel­le: CCD-Gui­de, Astro­no­mi­scher Arbeits­kreis Salzkammergut

Ein heller Planetarischer Nebel für den Liebhaberastronomen

Der Ring­ne­bel im Stern­bild Lei­er gehört sicher zu den bekann­tes­ten Deep-Sky-Objek­ten des Som­mer­him­mels, der auch von Anfän­gern in der Astro­no­mie als einer der ers­ten Objek­te ins Visier genom­men wird. Selbst bei erfah­ren­den Beob­ach­tern steht der Ring­ne­bel regel­mä­ßig auf der Beob­ach­tungs­lis­te. Wahr­schein­lich ist er auch der meis­ten unter­such­te und foto­gra­fier­te Objekt sei­ner Art. Ein Grund für sei­ne Berühmt­heit ist sei­ne ein­präg­sa­me Form, die einem Rauch­ring nach­emp­fun­den ist. Selbst durch klei­ne Öff­nun­gen ist die­ser Ring sicht­bar. Außer­dem ist Mes­sier 57, zwi­schen den Ster­nen She­li­ak und Sula­fat gele­gen, rela­tiv leicht auf­zu­fin­den. Zusam­men mit ande­ren hel­len Mes­sier-Objek­ten gilt er als Vor­zei­ge­ob­jekt des nörd­li­chen Ster­nen­him­mels und als Pro­to­typ der Pla­ne­ta­ri­schen Nebel schlecht­hin. Mes­sier 57 ist nur einer von 4 Pla­ne­ta­ri­schen Nebeln, die in Mes­siers berühm­ten Nebel­ka­ta­log auf­ge­führt sind. Die ande­ren sind Mes­sier 27 im Stern­bild Füchs­chen, Mes­sier 76 im Per­seus und Mes­sier 97 im Gro­ßen Bären.

Messier 57 mit äußeren Halo
Mes­sier 57 mit sei­nem äuße­ren schwa­chen Halo & der Gala­xie IC 1296 – Auf­nah­me von Bern­hard Hubl, Quel­le: CCD-Gui­de, Astro­no­mi­scher Arbeits­kreis Salzkammergut

Mes­sier 57 ist rela­tiv flä­chen­hell und besitzt eine schein­ba­re Hel­lig­keit von 8,8 mag und einen schein­ba­ren Durch­mes­ser von 80x60 Bogen­se­kun­den. Der Pla­ne­ta­ri­sche Nebel steht in einer Ent­fer­nung von 2.300 Licht­jah­ren und besitzt dem­zu­fol­ge einen wah­ren Durch­mes­ser von unge­fähr 60.000 Astro­no­mi­sche Ein­hei­ten oder 0,9 Licht­jah­re. Der hel­le Ring ist von einem schwa­chen, inne­ren Halo von 156 x 136 Bogen­se­kun­den Aus­deh­nung umge­ben. Der sehr viel schwä­che­ren äuße­ren Halo des Nebels misst 3,8 Bogen­mi­nu­ten. Die­ser Halo ist nur auf lang belich­te­ten Fotos sicht­bar und wur­den erst im Jahr 1935 durch den eng­li­schen Astro­no­men John Charles Dun­can ent­deckt. Die­ser besit­zen eine wah­re Aus­deh­nung von rund 2,5 Licht­jah­ren. Auf­grund der Aus­deh­nungs­ge­schwin­dig­keit der Nebel­hül­le – mit ca. 1 Bogen­se­kun­de pro Jahr­hun­dert – lässt sich die unte­re Gren­ze für das Alter des Ring­ne­bels von unge­fähr 10.000 Jah­ren abschät­zen. M 57 ist somit jün­ger als die Pla­ne­ta­ri­schen Nebel M 27 und M 97. Vor ca. 20.000 Jah­ren hat ein son­nen­ähn­li­cher Stern, am Ende sei­nes Lebens, sei­ne äuße­ren Schich­ten abge­sto­ßen. Die Nebel­hül­le wird dabei von dem hei­ßen Über­rest des Sterns mit sei­ner inten­si­ven UV-Strah­lung zum Leuch­ten angeregt.

Die Struktur des Ringnebels

Mes­sier 57 gehört zur Klas­se der so genann­ten Star­burst-Nebel, mit einer bipo­la­ren Struk­tur. Die Nebel­hül­le ist ein gestreck­ter Sphä­ro­id, mit zwei deut­lich getrenn­ten Gas­lap­pen und offe­nen Polen, ähn­lich eines Stun­den­gla­ses. Die Nebel­hül­le besitzt star­ke Mate­rie­kon­zen­tra­ti­on ent­lang des Äqua­tors und ist 30° zu unse­rer Sicht­li­nie geneigt, so dass uns der Ring­ne­bel oval erscheint. Der inne­re Halo ist bipo­lar und in dem sphä­ri­schen äuße­ren Halo ein­ge­bet­tet. Mit sehr hoher Auf­lö­sung sind fila­ment­ar­ti­ge Kno­ten in der Nebel­hül­le erkenn­bar, die auch bei ande­ren Pla­ne­ta­ri­schen Nebeln gefun­den wur­den. Hier­bei han­delt es sich um hydro­dy­na­mi­sche Struk­tu­ren. Die­se ent­stan­den durch Pho­toio­ni­sa­ti­on des Gases, auf­grund des schnel­len und hei­ßen Ster­nen­wind des Wei­ßen Zwerg im Zen­trum. Sie besit­zen typi­sche Grö­ßen von 1,2 bis 3,2 Bogen­se­kun­den. Der schnel­le Wind vom Zen­trals­tern trifft auf das lang­sa­me expan­die­ren­de Halogas, dass sich mit einer Geschwin­dig­keit zwi­schen 10 und 19 km/s aus­brei­tet. Der uns als hel­ler Ring erschei­nen­de ellip­so­ide Teil der Nebel­hül­le, dehnt sich dage­gen mit 50 km/s in den inter­stel­la­ren Raum aus und drückt die Mate­rie der lang­sa­mer expan­die­ren­den Hül­le zusammen. 

Messier 57 (HST)
Der Ring­ne­bel in einer Auf­nah­me des Hub­ble-Welt­raum­te­le­skop (HST) – Credit: NASA, ESA and the Hub­ble Heri­ta­ge (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration

Die nur auf Fotos sicht­ba­re sehr schwa­che äuße­re Halo ist ent­lang der Äqua­tor­ebe­ne des Zen­tralsterns kon­zen­triert und besitzt die Form einer Gas­schei­be. Auf Farb­fo­tos ist sehr schön der all­mäh­lich abneh­men­de Ioni­sa­ti­ons­grad des Gases nach­weis­bar. Im inne­ren Bereich des Nebels erkennt man eine blau-grü­ne Fär­bung der Nebel­hül­le, die durch dop­pelt ioni­sier­te Sauer­stoff bei 495,7 und 500,7 nm und durch hei­ßes Heli­um in der Nähe des Zen­tralsterns ver­ur­sacht wird. Im äuße­ren Teil des Nebels wird der röt­li­che Farb­ton durch Was­ser­stoff­emis­sio­nen der Bal­mer-Serie ver­ur­sacht, die bei 656,3 nm leuch­ten. „Ver­bo­te­ne Lini­en“ von ioni­sier­ten und mole­ku­la­rem Stick­stoff tra­gen eben­falls zur Rötung bei einer Wel­len­län­ge von 654,8 und 658,3 nm bei. Mole­ku­la­rer Schwe­fel ist in der Nebel­hül­le eben­falls vorhanden.

Der Weiße Zwerg im Zentrum von M 57

Der Zen­trals­tern, der den Ring­ne­bel zum Leuch­ten anregt, ist eine Her­aus­for­de­rung für visu­el­le Beob­ach­ter. Denn die Sicht­bar­keit hängt von der Güte der Optik, der Ver­grö­ße­rung, der Dun­kel­heit und Trans­pa­renz des Him­mels, dem See­ing und von der Erfah­rung und Fähig­kei­ten des Beob­ach­ters ab. Der Ursprungs­stern besaß ursprüng­lich eine etwas höhe­re Mas­se als unse­re Son­ne. Die­ser hat vor ca. 2.000 Jah­ren den asym­pto­ti­schen Rie­sen­ast im Hertz­sprung-Rus­sell-Dia­gramm ver­las­sen, nach­dem sein Vor­rat an Was­ser­stoff in sei­nem Inne­ren erschöpft war. Die für uns sicht­ba­re Scha­le wur­de von dem ster­ben­den Roten Rie­sen erst vor ca. 6.000 bis 8.000 Jah­ren aus­ge­sto­ßen. Der Zen­trals­tern sel­ber besteht nun haupt­säch­lich aus Koh­len­stoff und Sauer­stoff, mit einer dün­nen Außen­hül­le aus leich­te­ren Ele­men­ten. Sei­ne Mas­se beträgt noch 0,61 bis 0,62 Son­nen­mas­sen, bei einer Ober­flä­chen­tem­pe­ra­tur von 125.000 Kel­vin und 200-facher Son­nen­leucht­kraft. Er wur­de im Jahr 1800 von dem deut­schen Ama­teur­as­tro­no­men Fried­rich von Hahn ent­deckt. Man ver­mu­tet, dass der Zen­trals­tern unre­gel­mä­ßig ver­än­der­lich ist. Denn visu­el­le Mes­sun­gen der Hel­lig­kei­ten erga­ben Wer­te zwi­schen 14,2 und 16 Magnitu­den. Wahr­schein­lich wird die Hel­lig­keit des Sterns aber durch die umge­ben­den Nebel im inne­ren des Rings beeinflusst.

Beobachtung

Sternbilder Schwan & Leier
Die Stern­bil­der Schwan und Lei­er mit der Posi­ti­on des Ringnebels

Mes­sier 57 erscheint schon in einem 10x50 Feld­ste­cher als 9 mag hel­ler Stern. Aller­dings lässt er sich dabei oft nicht von einem Stern unter­schei­den. Das Schwie­ri­ge ist nicht, M 57 zu sehen son­dern her­aus­zu­fin­den, wel­che schwa­che Stern im Feld tat­säch­lich der Ring­ne­bel ist. Unter Zuhil­fe­nah­me mei­nes 16x70 Fuji­non Feld­ste­chers erscheint M 57 leicht unschär­fer als die Umge­bungs­ster­ne und ist des­halb etwas leich­ter zu erken­nen. Im 2 bis 3 Zoll Refrak­tor bei 30-facher Ver­grö­ße­rung erkennt man dann ein klei­nes nahe­zu run­des Nebel­scheib­chen, der selbst aus der hel­le­ren Stadt her­aus oder bei Mond­schein erkenn­bar ist. Mit einer Ver­grö­ße­rung um 100-fach erscheint dann auch der berühm­te Rauch­ring. Der Nebel sieht nun leicht ellip­tisch aus. Ers­te Struk­tu­ren, in Form von Hel­lig­keits­va­ria­tio­nen im Ring, sind mit 4 bis 5 Zoll Öff­nung und unter guten Bedin­gun­gen sicht­bar. Nord­west­lich und süd­öst­lich des Zen­trums erscheint der Ring ungleich­mä­ßig hell. Nur eine Bogen­mi­nu­te öst­lich des Zen­trums steht ein Stern der 12. Grö­ßen­klas­se. Mit höhe­rer Ver­grö­ße­rung und 6 bis 8 Zoll Öff­nung erkennt man die Struk­tu­ren des Nebels schon deut­li­cher. Hier bemerkt man auch, dass der Umriss des Nebels eher unre­gel­mä­ßig und das zen­tra­le Loch nicht ganz schwarz und von einem zar­ten Nebel­schlei­er gefüllt ist. Im Nebel­kör­per sel­ber sind eini­ge hel­le­re und dunk­le­re Hel­lig­keits­ab­stu­fun­gen, vor allem an den Rän­dern, wahr­nehm­bar. Bei schwa­cher Ver­grö­ße­rung erscheint nun der Ring blass-blau. Auf­grund sei­ner Hel­lig­keit ver­trägt der Ring­ne­bel selbst hohe Ver­grö­ße­run­gen recht gut. Nebel­fil­ter sind dabei in der Regel nicht nötig. Man kann auch ver­su­chen, die Ver­grö­ße­rung bis auf das dop­pel­te des Objek­tiv­durch­mes­sers zu stei­gern. Die Sich­tung des Zen­tralsterns, mit einer Hel­lig­keit von 15,8 mag, sind Tele­sko­pen mit einer Öff­nung von 14 bis 16 Zoll, hoher Ver­grö­ße­rung und gutem See­ing vor­be­hal­ten. Nur 4 Bogen­mi­nu­ten nord­west­lich von M 57 erscheint dann auch mit gro­ßen Instru­men­ten oder auf Foto­gra­fien die 14,4 mag hel­le Bal­ken­spi­ral­ga­la­xie IC 1296. Mit einer Ent­fer­nung von 230 Mil­lio­nen Licht­jah­ren befin­det sich die­se Wel­ten­in­sel aber weit im Hintergrund.

Aufsuchkarte
Auf­such­kar­te für die Ring­ne­bel in der Lei­er (Mes­sier 57) – erstellt mit SkytechX

Mes­sier 57 ist am bes­ten in den Som­mer- und Herbst­mo­na­ten beob­acht­bar, wenn das Stern­bild Lei­er bei uns hoch am Him­mel steht. Um den Ring­ne­bel auf­zu­su­chen, nimmt man sich die Ver­bin­dungs­stre­cke der bei­den süd­lich von Wega lie­gen­den Ster­ne She­li­ak (Beta Lyr, 3,5 mag) und Sula­fat (Gam­ma Lyr, 3,2 mag) vor, und sucht mit gerin­ger Ver­grö­ße­rung das Stern­feld zwi­schen die­sen bei­den Ster­nen ab. Unge­fähr auf 40% Stre­cke fällt dann ein leuch­ten­des grau­grü­nes Scheib­chen auf, das inmit­ten eines hüb­schen Stern­fel­des gele­gen ist. Wenn man einen Tel­rad besitzt, ist das Auf­su­chen sogar noch ein­fa­cher: Hier stellt man den mitt­le­ren Kreis unge­fähr in die Mit­te die­ser Ver­bin­dungs­li­nie. Dann soll­te mit rund 50-facher Ver­grö­ße­rung der Pla­ne­t­e­ta­ri­sche Nebel im Gesichts­feld des Tele­skops erscheinen.

  Auf­such­kar­te Ring­ne­bel (Mes­sier 57) (159,1 KiB, 29 hits)

Steckbrief für Messier 57

Objekt­na­meMes­sier 57
Kata­log­be­zeich­nungNGC 6720, PK 63+13.1, PN G063.1+13.9, IRAS 18517+3257,
ARO 9, VV 214
Eigen­na­meRing­ne­bel, Ring Nebula
TypPla­ne­ta­ri­scher Nebel, PN 4(3)
Stern­bildLei­er (Lyra)
Rekt­aszen­si­on (J2000.0)18h 53m 35,1s
Dekli­na­ti­on (J2000.0)+33° 01′ 47″
V Hel­lig­keit8,8 mag
Flä­chen­hel­lig­keit9,3 mag
Win­kel­aus­deh­nung1,4′ x 1,0′
Hel­lig­keit Zentralstern15,8 mag
Expan­si­ons­ge­schwin­dig­keit26,5 km/s
Durch­mes­ser0,9 Licht­jah­re
Ent­fer­nung2.300 Licht­jah­re
Beschrei­bungB,pL,cE; Ring Nebula;central* var 14 to 16 mag;PK63+13.1
Ent­de­ckerCharles Mes­sier, 1779
Ster­n­at­lan­tenCam­bridge Star Atlas Chart 6
Inter­stel­lar­um Deep Sky Atlas Chart 30
Mill­en­ni­um Star Atlas: Charts 1153–1154 (Vol III)
Pocket Sky Atlas Chart 63
Sky Atlas 2000 Chart 8
Ura­no­me­tria 2nd Ed. Chart 49

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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