Objekte des Monats: Der Katzenaugennebel NGC 6543

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.

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.

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.

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.

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.

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, 132 hits)

Steckbrief für NGC 6543