Objekte des Monats: Der Pac-Man-Nebel NGC 281

NGC 281 ist ein Emis­si­ons­ne­bel mit ein­ge­bet­te­tem Stern­hau­fen im nörd­li­chen Stern­bild Kas­sio­peia (Cas­sio­peia). Er wur­de am 16. Novem­ber 1881 vom US-ame­ri­ka­ni­schen Astro­no­men Edward Emer­son Bar­nard mit einem 5‑Zoll-Refrak­tor ent­deckt, als die­ser nach Kome­ten such­te. Bar­nard beschrieb ihn als gro­ßen, schwa­chen und sehr dif­fu­sen Nebel. Das Objekt ist auch im Index-Kata­log als IC 11 ver­zeich­net. Ver­mut­lich hat Bar­nard den­sel­ben Nebel im Jahr 1890 erneut beob­ach­tet und sich dabei um eine hal­be Stun­de in Rekt­aszen­si­on ver­schrie­ben. Aus die­sem Grund wur­de der Nebel auch in den „Index Cata­lo­gue“ auf­ge­nom­men. Auf­grund sei­nes äuße­ren Erschei­nungs­bil­des, das der gleich­na­mi­gen Video­spiel-Haupt­fi­gur der 1980^er Jah­re ähnelt und vor allem auf lang belich­te­ten Fotos zur Gel­tung kommt, wird NGC 281 auch als „Pac-Man-Nebel“ (Pac­man Nebu­la) bezeich­net. Der in ihm ein­ge­bet­te­te offe­ne Stern­hau­fen IC 1590 wur­de erst am 31. Okto­ber 1899 vom fran­zö­si­schen Astro­no­men Guil­laume Bigour­dan entdeckt.

Ein Nebel mit jungem Sternhaufen

Der Pac-Man-Nebel ist mit einer Hel­lig­keit von 7,3 mag bereits in Ama­teur­te­le­sko­pen sicht­bar. Der 35 x 30 Bogen­mi­nu­ten gro­ße Nebel befin­det sich nach neu­es­ten Erkennt­nis­sen in einer Ent­fer­nung von 9.200 Licht­jah­ren zur Erde im Per­seus-Spi­ral­arm unse­rer Milch­stra­ße. Mit einem Durch­mes­ser von rund 95 x 80 Licht­jah­ren ist der Pac-Man-Nebel 2,5 Mal grö­ßer als der berühm­te Ori­on­ne­bel (Mes­sier ⁴²⁄₄₃). NGC 281 ist wie­der­um Teil einer grö­ße­ren Stern­ent­ste­hungs­re­gi­on mit der Bezeich­nung Shar­pless 184 (Sh2-184). Das leuch­ten­de Gas und die dunk­len Wol­ken sind Teil eines grö­ße­ren Kom­ple­xes aus ato­ma­ren und mole­ku­la­ren Wol­ken am Nord­stern­him­mel. Sie bil­den einen 880 Licht­jah­re brei­ten Ring um NGC 281.

Die­se Rie­sen­mo­le­kül­wol­ke und die ers­te Gene­ra­ti­on von Ster­nen ent­stan­den vor rund 20 Mil­lio­nen Jah­ren durch die Aus­deh­nung einer Super­bla­se, die durch eine Super­no­va­ex­plo­si­on ver­ur­sacht wur­de. Dies Wol­ke besitzt eine Mas­se von 40.000 Son­nen­mas­sen und befin­det sich etwa 1.000 Licht­jah­re von der galak­ti­schen Zen­tral­ebe­ne der Milch­stra­ße ent­fernt. Eine zwei­te Gene­ra­ti­on von Ster­nen ent­steht der­zeit in NGC 281 in klei­ne­ren Regio­nen mit Durch­mes­sern von eini­gen Dut­zend Licht­jah­ren. Die­ser Pro­zess wur­de ver­mut­lich durch die Wech­sel­wir­kung der zuvor ent­stan­de­nen Ster­ne mit der Rie­sen­mo­le­kül­wol­ke ausgelöst.

Inner­halb von NGC 281 exis­tiert der jun­ge, offe­ne Stern­hau­fen IC 1590, mit einer schein­ba­ren Hel­lig­keit von 7,4 mag. Der rund 17 Licht­jah­re gro­ße Stern­hau­fen ist vom Anblick her für Ama­teur­te­le­sko­pe eher unspek­ta­ku­lär. Er ent­hält 279 Mit­glieds­ster­ne der 8. bis 17. Grö­ßen­klas­se. Dabei sind rund zwei Dut­zend Mit­glie­der der Spek­tral­klas­se O bis B im Tele­skop visu­ell zu erken­nen. Durch ihren inten­si­ven Strah­lungs­druck for­men sie die Gas- und Staub­mas­sen in NGC 281 und haben im Zen­trum des Pac-Man-Nebels eine Höh­lung in den Wol­ken­kom­plex gebla­sen. Eini­ge von ihnen sind sehr mas­se­reich und fal­len vor allem durch ihre inten­si­ve Rönt­gen­strah­lung auf. Der Stern­hau­fen ist 3,5 Mil­lio­nen Jah­re alt und somit etwas älter als die Ster­ne im Orionnebel.

Der Nebel wird vor allem durch den sehr leucht­kräf­ti­gen O6-Mehr­fach­stern BD +55° 191 (HD 5005) ioni­siert. Der 7,8 mag hel­le Stern ist in der astro­no­mi­schen Fach­li­te­ra­tur auch als Mehr­fach­stern Burn­ham 1 bekannt. Der Stern befin­det sich nahe dem Zen­trum des Nebels und regt mit sei­ner inten­si­ven UV-Strah­lung das ihn umge­ben­de Was­ser­stoff­gas im tief­ro­ten Bereich des Spek­trums zum Leuch­ten an. Umge­ben ist die­ser Was­ser­stoff von dunk­lem, kal­tem Staub, der die Sicht auf den Hin­ter­grund behin­dert. Das Mehr­fach­sys­tem ent­hält ins­ge­samt fünf Kom­po­nen­ten der 8. bis 12. Grö­ßen­klas­se. Die Abstän­de der ein­zel­nen Kom­po­nen­ten zum Haupt­stern betra­gen 1,4 bis 15,7 Bogen­se­kun­den bzw. 4.000 bis 26.000 AE. Der Mehr­fach­stern im Zen­trum des Nebels wird oft mit dem Ori­ontra­pez im Ori­on­ne­bel ver­gli­chen, obwohl das ihn umge­ben­de Nebel­ge­biet deut­lich schwä­cher erscheint und vom Zen­tral­stern fast über­strahlt wird.

Sternentstehung

Als Ster­nen­ste­hungs­ge­biet ent­hält der Pac-Man-Nebel auch meh­re­re Bok-Glo­bu­len. Die­se erschei­nen vor dem leuch­ten­den Emis­si­ons­ne­bel oder den Stern­fel­dern als klei­ne, iso­lier­te dunk­le Fle­cken. Sie ent­hal­ten gro­ße Men­gen an Staub und mole­ku­la­rem Was­ser­stoff­gas. Infra­rot­auf­nah­men bewei­sen, dass in ihrem Inne­ren Stern­ent­ste­hung statt­fin­det. Im Inne­ren einer Glo­bu­le ver­dich­tet sich die Mate­rie zu Pro­tos­ter­nen. Das Gas zieht sich so lan­ge zusam­men, bis die Tem­pe­ra­tur für die Kern­fu­si­on aus­reicht. Im Jahr 1947 beschrieb der ame­ri­ka­ni­sche Astro­nom Bart Bok die­se Gebil­de als frü­he Pha­se der Stern­ent­ste­hung. Die größ­te von ihnen besitzt einen Durch­mes­ser von 2,6 Licht­jah­ren. Der Stern­hau­fen in NGC 281 ent­hält noch zahl­rei­che Vor-Haupt­rei­hen­ster­ne, die sich noch zusam­men­zie­hen und noch nicht begon­nen haben, Was­ser­stoff zu verbrennen.

Ein gro­ßer Teil des Nebels wird von einer vor­ge­la­ger­ten Mole­kül­wol­ke ver­deckt. Deren ioni­sier­ter Teil ist der Emis­si­ons­ne­bel. Des­halb sieht es so aus, als ob der Pac­man nach der Staub­wol­ke schnappt. Die Säu­len und Staub­glo­bu­len sind nur auf hoch­auf­lö­sen­den und län­ger belich­te­ten Fotos erkenn­bar. Sie ähneln den berühm­ten „Säu­len der Schöp­fung“ im Adler­ne­bel (Mes­sier 16). Auch sie wer­den, wie im Adler­ne­bel, von den inten­si­ven, ener­gie­rei­chen Win­den und der Strah­lung der hei­ßen Hau­fen­ster­ne erodiert.

Beobachtung

Unter einem dunk­len Land­him­mel ist NGC 281 mit einem 10×50 Feld­ste­cher bereits als hal­o­för­mi­ges, run­des Nebel­chen um einen Stern erkenn­bar. Ohne Nebel­fil­ter erscheint der Nebel in klei­nen Tele­sko­pen sehr schwach. Bei auf­ge­hell­tem Him­mel stellt das Objekt eine Her­aus­for­de­rung für die Beob­ach­ter dar. Mit einem 3 bis 4‑Zoll Tele­skop erkennt man nur ein schwa­ches dif­fu­ses Leuch­ten um den Mehr­fach­stern HD 5005. Drei Kom­po­nen­ten des Zen­tral­sterns sind bereits in klei­nen Tele­sko­pen visu­ell leicht sicht­bar, die ande­ren erst bei hoher bis sehr hoher Ver­grö­ße­rung. Ein Nebel­fil­ter vom Typ UHC redu­ziert die Hel­lig­keit des Sterns etwas. Der Fil­ter lässt den ihn umge­ben­den Nebel im Oku­lar kon­trast­rei­cher erschei­nen. NGC 281 ist einer die­ser Nebel, die wirk­lich auf einen Nebel­fil­ter anspre­chen. Denn mit einem sol­chen Fil­ter ist NGC 281 selbst in einem 7×50 Fern­glas leich­ter zu erken­nen. Bei mitt­le­rer bis hoher Ver­grö­ße­rung erkennt man die dich­tes­ten Nebel­an­tei­le, die schwä­che­ren ver­blas­sen hin­ge­gen. Im Stern­hau­fen, der rund 15 Mit­glie­der ent­hält, sind auch zahl­rei­che Mini-Hau­fen und dich­te Kon­zen­tra­tio­nen aus schwa­chen Ster­nen sichtbar.

Mit einer Öff­nung von 6 bis 8‑Zoll und gerin­ger Ver­grö­ße­rung erscheint NGC 281 deut­lich auf­fäl­li­ger und oval. Bei höhe­rer Ver­grö­ße­rung ist süd­lich des Stern­hau­fens eine keil­för­mi­ge Ein­buch­tung im Nebel zu erken­nen. Dabei han­delt es sich um eine Dun­kel­wol­ke, die den süd­west­li­chen Teil von NGC 281 ver­deckt. Ein ähn­li­ches Phä­no­men ist der „Golf von Mexi­ko” im Nord­ame­ri­ka­ne­bel (NGC 7000). Der süd­li­che Rand des Nebels erscheint dage­gen scharf begrenzt. Der Nor­den und Nord­os­ten ver­lau­fen dif­fus in den Hin­ter­grund über. Nörd­lich des Zen­tral­sterns ist eine wei­te­re klei­ne, kom­pak­te Dun­kel­wol­ke nach­weis­bar. Ab einer Öff­nung von 8‑Zoll lohnt es sich auch, einen O‑III-Fil­ter zu ver­wen­den. Die­ser kann den Kon­trast des Nebels zum Him­mels­hin­ter­grund noch etwas ver­stärkt, sodass die Pac­man-Form deut­li­cher her­vor­tritt. Bei einer Öff­nung von 10 bis 12-Zoll zei­gen sich noch mehr Dun­kel­struk­tu­ren inner­halb der HII-Region.

Das Stern­bild Kas­sio­peia ist von unse­ren Brei­ten aus zir­kum­po­lar und somit das gan­ze Jahr über sicht­bar. Am bes­ten beob­ach­tet man den Pac-Man-Nebel, wenn das Stern­bild hoch am Him­mel steht. NGC 281 befin­det sich in der nord­öst­li­chen Ecke des Stern­bilds und ist rela­tiv leicht auf­zu­fin­den. Dazu stellt man She­dar (Alpha Cas, 2,2 mag), der die unte­re Ecke des Him­mels-W-Aste­ris­mus mar­kiert, in die Sucher­mit­te ein. Nun schwen­ken wir das Tele­skop knapp 2° in Rich­tung Osten. Nun soll­te der Nebel bei schwa­cher Ver­grö­ße­rung im Gesichts­feld auf­tau­chen. Rund 2° nord­öst­lich des Nebels befin­det sich der Dop­pel­stern Achird (Eta Cas, 3,5 mag). Die­ser bil­det zusam­men mit Alpha Cas­sio­peiae und NGC 281 ein annä­hernd gleich­sei­ti­ges Dreieck.

Auf­such­kar­te Pac-Man-Nebel (NGC 281) (187,9 KiB, 41 hits)

Steckbrief für NGC 281