Objekte des Monats: Der Katzenaugennebel NGC 6543

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NGC 6543 ist ein hel­ler pla­ne­ta­ri­scher Nebel im nörd­li­chen Stern­bild Dra­che (Dra­co). Er wur­de am 15. Febru­ar 1786 von dem deutsch-bri­ti­schen Astro­no­men Fried­rich Wil­helm Her­schel ent­deckt. Her­schel sah den Nebel als run­des Scheib­chen, mit sehr schlecht defi­nier­tem Rand und einem gut defi­nier­ten und run­den Zen­trum. Die­ses Objekt gehört auch zu den hel­le­ren Objek­ten, die Charles Mes­sier, auf sei­ner Suche nach kome­ten­ähn­li­chen Objek­ten am Him­mel, über­se­hen hat. Auf­grund sei­ner gro­ßen Ober­flä­chen­hel­lig­keit und sei­ner Form und Far­be, vor allem auf Fotos, wird er als Kat­zen­au­gen­ne­bel (Cat’s Eye Nebu­la) bezeich­net. NGC 6543 war das ers­te Objekt sei­ner Art, das am 29. August 1864 vom eng­li­schen Ama­teur­as­tro­no­men Wil­liam Hug­gins, unter Zuhil­fe­nah­me eines Spek­tro­skop, unter­sucht wur­de. Er ent­deck­te in sei­nem Spek­trum eini­ge hel­le Emis­si­ons­li­ni­en, die er nicht iden­ti­fi­zie­ren konn­te. Aus die­sem Grund nann­te er die­ses hypo­the­ti­sche neue Ele­ment „Nebu­li­um“. Hug­gins Ent­de­ckung war auch ein ers­ter Hin­weis dar­auf, dass pla­ne­ta­ri­sche Nebel aus extrem ver­dünn­ten ioni­sier­ten Gas bestehen. NGC 6543 ist eben­falls in Sir Patrick Moo­res Cald­well-Kata­log als Num­mer 6 aufgeführt.

Ein kleiner und heller planetarischer Nebel des Nordhimmels

Der Kat­zen­au­gen­ne­bel gehört zu den hells­ten pla­ne­ta­ri­schen Nebeln an unse­rem Him­mel. Er wur­de vor allem durch die berühm­ten Hub­ble-Fotos auch einem brei­te­ren Publi­kum näher gebracht. Auch für die Wis­sen­schaft ist NGC 6543 ein wich­ti­ges For­schungs­ob­jekt. Der Nebel besitzt eine schein­ba­re Hel­lig­keit von 8,1 mag und eine schein­ba­re Grö­ße von 6,4 x 0,3 Bogen­mi­nu­ten. Der mit Ama­teur­te­le­sko­pen sicht­ba­re inne­re Bereich besitzt eine Aus­deh­nung von 23 x 18 Bogen­se­kun­den. Fer­ner gehört er zu den flä­chen­hells­ten und kom­ple­xes­ten Objek­ten sei­ner Klas­se und ist selbst in klei­nen Tele­sko­pen ein ein­drucks­vol­les Objekt. Der 3.300 Licht­jah­re ent­fern­te pla­ne­ta­ri­sche Nebel ist nach wie vor Gegen­stand aktu­el­ler For­schun­gen, in allen der Wis­sen­schaft zur Ver­fü­gung ste­hen­den Wel­len­län­gen­be­rei­chen. Rät­sel­haft ist vor allem, wie die kon­zen­tri­schen Rin­ge, inner­halb der Nebel­hül­le, ent­stan­den sind. Dies wur­den in Inter­val­len von ein bis zwei­tau­send Jah­ren Abstand von dem ster­ben­den Stern abge­sto­ßen. Der pla­ne­ta­ri­sche Nebel gehört zu den jün­ge­ren Objek­ten sei­ner Klas­se. Er besitzt, auf die Aus­deh­nungs­ge­schwin­dig­keit der Nebel­hül­le von 16,4 km/s bezo­gen, ein maxi­ma­les Alter von nur 1.000 Jahren.

NGC 6543
Der Kat­zen­au­gen­ne­bel im Stern­bild Dra­che – Auf­nah­me von Micha­el Brei­te, Ste­fan Heutz & Wolf­gang Ries, Quel­le: CCD-Gui­de, Astro­no­mi­scher Arbeits­kreis Salzkammergut

Eini­ge Bogen­mi­nu­ten öst­lich des Nebels befin­det sich die 13,6 mag hel­le Bal­ken­spi­ral­ga­la­xie NGC 6552, die sich mit 365 Mil­lio­nen Licht­jah­re Abstand weit im Hin­ter­grund befin­det. Sie wur­de am 6. Okto­ber 1866 von dem deut­schen Astro­no­men Hein­rich Lou­is d’Arrest ent­deckt. Etwa 4 Bogen­mi­nu­ten süd­lich die­ser Gala­xie befin­det sich der Nord­pol der Eklip­tik. Um die­se dreht sich der Him­mels­nord­pol inner­halb von 25.800 Jah­ren, auf­grund der Prä­zes­si­on der Erd­ach­se. Auf­grund sei­ner Lage am Him­mel, ist der Kat­zen­au­gen­ne­bel auch als „Eklip­tik­nord­pol-Nebel“ bekannt. Gleich­zei­tig ist er von nörd­li­chen Brei­ten aus zir­kum­po­lar und kann dem­zu­fol­ge das gan­ze Jahr beob­ach­tet werden.

Wolf-Rayet-Stern mit komplexer Nebelhülle

Auf­nah­men des Welt­raum­te­le­skops Hub­ble zei­gen in der Hül­le von NGC 6543 zahl­rei­che Struk­tu­ren wie Kno­ten, Jets, Bla­sen und nebel­ar­ti­ge Bögen. Visu­ell ist zumeist nur ein rund 20 Bogen­se­kun­den gro­ßer inne­rer Bereich des Nebels sicht­bar, der oval erscheint. Die inne­re, hel­le­re Nebel­re­gi­on besitzt eine Aus­deh­nung von ca. 20.000 Astro­no­mi­sche Ein­hei­ten und eine Tem­pe­ra­tur von 7.000 bis 9.000 Kel­vin. Auf foto­gra­fi­schen Auf­nah­men taucht ein 6,4 Bogen­mi­nu­ten gro­ßer Halo auf, des­sen Nebel­mas­sen der altern­de Rie­sen­stern, in der wei­ter zurück­lie­gen­den Ver­gan­gen­heit, abge­sto­ßen hat. Der Durch­mes­ser die­ser Hül­le beträgt rund 3,5 Licht­jah­re und besitzt eine Tem­pe­ra­tur von 15.000 Kel­vin und eine deut­lich gerin­ge­re Flä­chen­hel­lig­keit. Die äuße­ren Scha­len des Nebels wur­den vor rund 15.000 Jah­ren aus­ge­sto­ßen. Noch wei­ter außer­halb die­ser Hül­le befin­det sich ein gro­ßer schwa­cher Halo. Die­ser ent­stand vor 90.000 Jah­ren, bevor sich der Haupt­ne­bel gebil­det hat und der Haupt­stern noch ein Roter Rie­se war. Die Mas­se des äuße­ren Halos wird auf 0,26 bis 0,92 Son­nen­mas­sen geschätzt.

NGC 6543 (Halo)
Der äuße­re Halo von NGC 6543 – Auf­nah­me von Johan­nes Sched­ler, Quel­le: CCD-Gui­de, Astro­no­mi­scher Arbeits­kreis Salzkammergut

Der Zen­tral­stern (HD 164963) vom Spek­tral­typ O gehört zur Grup­pe der Wolf-Ray­et-Ster­ne. Die­ser besitzt eine Ober­flä­chen­tem­pe­ra­tur von 80.000 Kel­vin und die 10.000-fache Son­nen­leucht­kraft. Der Zen­tral­stern war vor weni­gen tau­send Jah­ren noch ein Roter Rie­se. Er besitzt in der heu­ti­gen Zeit weni­ger als eine Son­nen­mas­se und den 0,65-fachen Radi­us unse­rer Son­ne. Der Stern ver­liert nach wie vor Mate­rie an die Umge­bung, in Form eines schnel­len und inten­si­ven Stern­winds. Im Jahr macht die­ser Mas­sen­ver­lust unge­fähr 3,2 x 10^-7 Son­nen­mas­sen aus. Wahr­schein­lich besaß der Stern ursprüng­lich eine Mas­se von rund 5 Son­nen­mas­sen. Beob­ach­tun­gen des Nebels im fer­nen Infra­rot bei etwa 60 Mikro­me­tern legen nahe, dass der Zen­tral­stern von inter­stel­la­ren Staub umge­ben ist, den der Stern in sei­ner Rote-Rie­sen-Pha­se gebil­det hat. Die­ser nur 85 Kel­vin kal­te Staub absor­biert das Ster­nen­licht des Zentralsterns.

Optisch & Röntgenlicht
Kom­po­sit von NGC 6543 im Opti­schen und Rönt­gen­licht – Cre­dit: J.P. Har­ring­ton and K.J. Bor­kow­ski (Uni­ver­si­ty of Mary­land), and NASA, Public domain, via Wiki­me­dia Commons

Des Wei­te­ren wur­de neu­tra­ler mole­ku­la­rer Was­ser­stoff und Argon im inne­ren Teil der Nebel­hül­le gefun­den. Die Ele­men­te emit­tie­ren Infra­rot­strah­lung, was für die­se Art von Nebel unge­wöhn­lich ist. Denn in vie­len pla­ne­ta­ri­schen Nebeln ist die mole­ku­la­re Emis­si­on in grö­ße­ren Ent­fer­nun­gen vom Stern am stärks­ten. Der Nebel emit­tiert auch Rönt­gen­strah­lung, was für pla­ne­ta­ri­sche Nebel eben­falls nicht die Regel dar­stellt. Die Strah­lung ent­steht durch die Wech­sel­wir­kung des bis zu 1.900 km/s schnel­len Stern­winds mit dem aus­ge­sto­ße­nen Mate­ri­al der Umge­bung. Die­se sind als hel­le Berei­che in der Nebel­hül­le erkenn­bar. Die Wech­sel­wir­kung führt dazu, dass der inne­re Teil des Nebels aus­ge­höhlt wur­de und zum Durch­bre­chen der Bla­se an bei­den Enden geführt hat. Das extrem hei­ße Gas besitzt Tem­pe­ra­tu­ren von 1,7 Mil­lio­nen Kel­vin. In der inne­ren Nebel­hül­le sind fer­ner 11 kon­zen­tri­sche Rin­ge erkenn­bar, die abge­sto­ßen wur­de, als sich der Stern noch auf dem asym­pto­ti­schen Rie­sen­ast des Hertzsprung-Rus­sell-Dia­gramms befun­den hat. Das Mate­ri­al der Rin­ge, das mit 0,1 Son­nen­mas­sen jeweils so viel Mas­se ent­hält, wie alle Pla­ne­ten unse­res Son­nen­sys­tems zusam­men, wur­de in regel­mä­ßi­gen Abstän­den und mit ähn­li­cher Geschwin­dig­keit ausgestoßen.

NGC 6543 (HST)
Der Kat­zen­au­gen­ne­bel in einer Auf­nah­me des Hub­ble-Welt­raum­te­le­skop – Cre­dit: NASA Hub­ble, CC BY 2.0, via Wiki­me­dia Commons

Man ver­mu­tet, dass der Zen­tral­stern Mit­glied eines Dop­pel­sterns mit Akkre­ti­ons­schei­be und Mas­sen­aus­tausch ist. Die Akkre­ti­ons­schei­be emit­tiert Rönt­gen­strah­lung und besitzt eine Tem­pe­ra­tur von 100.000 Kel­vin. Die­sen Umstand ver­dankt der pla­ne­ta­ri­sche Nebel wohl sei­ne kom­ple­xe äuße­re Struk­tur und das Vor­han­den­sein eines pola­ren Jets, der sich im Lau­fe der Zeit, auf­grund der Prä­zes­si­on, dreht. Unmit­tel­bar west­lich des Zen­tral­sterns befin­det sich im äuße­ren Halo ein dif­fu­ser läng­li­cher Fleck von rund 15 mag Hel­lig­keit mit der Bezeich­nung IC 4677. Die­ser wur­de von dem ame­ri­ka­ni­schen Astro­no­men E.E. Bar­nard am 24. April 1900 ent­deckt. Der däni­sche Astro­nom J. L. E. Drey­er glaub­te dar­in eine Gala­xie zu erken­nen, so dass die­ser Fleck spä­ter auch im MCG und PGC Kata­log geführt wur­de. In Wahr­heit han­delt es sich hier­bei um einen frü­he­ren hef­ti­gen Gas­aus­bruch des Zen­tral­sterns von NGC 6543. Die­ser leuch­tet vor­wie­gend im Licht des dop­pelt ioni­sier­ten Sau­er­stoffs (O‑III).

Beobachtung

NGC 6543 ist auf­grund sei­ner Hel­lig­keit bereits in Fern­glä­sern oder im Sucher­te­le­skop als 8 mag hel­les Stern­chen sicht­bar. Im 10x50 Fern­glas kann man schon sei­ne blau­grü­ne Far­be erken­nen, die im 16x70 Feld­ste­cher inten­si­ver erscheint. Aller­dings ist der Nebel auch hier kaum von einem Stern zu unter­schei­den. Mit einem 3 bis 4 Zoll Refrak­tor und 200-facher Ver­grö­ße­rung erscheint der Kat­zen­au­gen­ne­bel als gleich­mä­ßig hel­les ova­les blau­grü­nes Scheib­chen, mit schar­fem Rand. Das Zen­trum erscheint bei indi­rek­tem Sehen ein klein wenig dunk­ler. Mit stei­gen­dem Durch­mes­ser der Optik und mit höhe­rer Ver­grö­ße­rung wächst auch der Detail­reich­tum des Nebel­hül­le. Der Zen­tral­stern ist unter guten Bedin­gun­gen schon im 6‑Zöller und 120-facher Ver­grö­ße­rung zu erah­nen. Die­ser ist eng von einem leuch­ten­den Ring umge­ben. Die Nebel­hül­le erscheint nun mit hel­le­ren und dunk­le­ren Struk­tu­ren über­sät. Auf­grund der gro­ßen Flä­chen­hel­lig­keit der Nebel­hül­le ver­trägt NGC 6543 auch Ver­grö­ße­run­gen jen­seits der Mil­li­me­ter­zahl der Tele­s­ko­pöff­nung sehr gut. Mit 8 bis 10 Zoll Öff­nung und 300-facher Ver­grö­ße­rung gleicht NGC 6543 einer Bre­zel. Der Zen­tral­stern ist ab einer Ver­grö­ße­rung von 120-fach ein­fach zu erken­nen. Die­ser erscheint auf­grund des Kon­trast der Nebel­hül­le leicht gelb­lich. Die Nebel­hül­le sel­ber erscheint in einem blas­sen blau-grün.

Aufsuchkarte NGC 6543
Auf­such­kar­te für NGC 6543 – erstellt mit SkytechX

Das Nebel­scheib­chen zeigt Spi­ra­len, die sich um das Zen­trum win­den. Die nörd­li­che­ren und süd­li­che­ren Berei­che sind schwä­cher als der Nebel­haupt­kör­per. Dazwi­schen ver­läuft eine Dun­kel­struk­tur. Der Zen­tral­teil ist vier­ge­teilt. Man kann mit viel Phan­ta­sie dar­in tat­säch­lich eine Art Kat­zen­au­ge erken­nen. Die Sicht­bar­keit von Struk­tu­ren ist aber stark vom See­ing abhän­gig. Mit 12 Zoll Öff­nung und hoher Ver­grö­ße­rung zeigt der Nord­teil von NGC 6543 einen unter­bro­che­nen hel­len Rand an der West- und Ost­sei­te. Die die Süd­sei­te erscheint dif­fus. Der Zen­tral­stern sticht nun regel­recht her­vor. Es exis­tiert eine Andeu­tung von inein­an­der ver­schlun­ge­ner Rin­gen und eine dunk­le, run­de Lee­re direkt neben dem Zen­tral­stern. IC 4677 ist unter opti­ma­len Bedin­gun­gen bereits im 10-Zöl­ler, spä­tes­tens aber mit 12 Zoll Öff­nung erreich­bar. Auch die Gala­xie NGC 6552 zeigt sich mit die­ser Öff­nung als klei­ne schwa­che Ellip­se ohne Struktur.

NGC 6543 ist das gesam­te Jahr über sicht­bar. Der pla­ne­ta­ri­sche Nebel befin­det sich 13° nörd­lich des 2,2 mag hel­len Sterns Elta­nin (Gam­ma Dra). Um den Kat­zen­au­gen­ne­bel auf­zu­su­chen, ori­en­tie­ren wir uns an den Ster­nen Zeta (3,2 mag) und Chi Dra­co­nis (3,6 mag). Unmit­tel­bar öst­lich der Ver­bin­dungs­li­nie der bei­den Ster­ne steht ein hel­les wei­tes Ster­nen­paar der 5. Grö­ßen­klas­se (Ome­ga und 27 Dra). Knapp 5° süd­öst­lich befin­det sich ein wei­te­res Ster­nen­paar der 5. Grö­ßen­klas­se (42 und 36 Dra). Der pla­ne­ta­ri­sche Nebel steht nun unge­fähr in der Mit­te die­ser Ster­nen­rau­te, nur 3 Bogen­mi­nu­ten ost­süd­öst­lich eines Sterns der 8. Größenklasse.

Auf­such­kar­te Kat­zen­au­gen­ne­bel (NGC 6543) (88,0 KiB, 138 hits)

Steckbrief für NGC 6543

Objekt­na­meNGC 6543
Kata­log­be­zeich­nungPK 96+29.1, PN G096.4+29.9, 7ZW 759, ARO 6, Cald­well 6
Eigen­na­meKat­zen­au­gen­ne­bel, Cat’s Eye Nebu­la, Ekliptiknordpol-Nebel
TypPla­ne­ta­ri­scher Nebel, PN 3a(2)
Stern­bildDra­che (Dra­co)
Rekt­aszen­si­on (J2000.0)17h 58m 33,4s
Dekli­na­ti­on (J2000.0)+66° 38′ 01″
V Hel­lig­keit8,1 mag
Flä­chen­hel­lig­keit5,0 mag
Win­kel­aus­deh­nung22,0″ x 16,0″
Hel­lig­keit Zentralstern11,3 mag
Expan­si­ons­ge­schwin­dig­keit19,5 km/s
Durch­mes­ser3,5 Licht­jah­re
Ent­fer­nung3.300 Licht­jah­re
Beschrei­bungvB,pS,sbMvSN, H IV 37;Cat’s Eye Nebula;PK96+29.1
Ent­de­ckerFried­rich Wil­helm Her­schel, 1786
Stern­at­lan­tenCam­bridge Star Atlas: Chart 1 & 6
Inter­stel­larum Deep Sky Atlas: Chart 3, 9 & 10
Mill­en­ni­um Star Atlas: Charts 1065–1066 (Vol III)
Pocket Sky Atlas: Chart 51
Sky Atlas 2000: Chart 3
Urano­me­tria 2nd Ed.: Chart 11

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. Er ist Mitglied der "Vereinigung für Sternfreunde e.V.". Neben Astronomie, betreibt der Autor des Blogs auch Fotografie und zeigt diese Bilder u.a. auf Flickr.

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