Offene
Sternhaufen und HII-Regionen in M 31
Jens
Bohle
1984
beschrieb Brian Skiff in [1] die vielen Einzelobjekte welche ein visueller
Beobachter mit Amateurteleskopen in der Andromedagalaxie erfassen kann.
Mittlerweile sind in der Literatur viele Beobachtungsberichte aus dem
Amateurlager zu dieser Thematik zu finden. Oft handelt es sich um Beobachtungen
von Kugelsternhaufen wie z. B. in [2] . Auch in deutschsprachigen
Publikationen,[3] bis [6], findet man genügend Anreize für eigene
Beobachtungen der Sternassoziationen und Kugelsternhaufen in unserer
Nachbargalaxie. Weniger bekannt und beobachtet sind die Offenen
Sternhaufen, Dunkelwolken oder H II Regionen in M 31. In [8] werden einige
hellere Vertreter der Offenen Sternhaufen nach visuellen Beobachtungen kurz
beschrieben. In [1] und [12] ist eine Nomenklatur einiger Objekte zu finden. Als
Standardwerk zur Identifikation einzelner Objekte in M 31 ist [7] zu nennen.
Hier werden Kugelsternhaufen (G), Offene Sternhaufen (C), Sternwolken (A) sowie
Dunkelwolken (D) unterschieden und detailliert abgebildet. Der folgende Bericht
zeigt anhand von visuellen Beobachtungen mit einem 50cm-Teleskop die Möglichkeiten
der Beobachtung von Offenen Sternhaufen und H II Regionen in unserer
Nachbargalaxie.
Der
Grund der recht spärlichen Anzahl amateurastronomischer visueller
Beobachtungen der Offenen Sternhaufen sowie der H II Regionen in M31 ist
sicherlich, dass sie im Vergleich zu den Kugelsternhaufen wesentlich schwieriger
zu beobachtende Objekte sind. Offene Sternhaufen sind in vielen Fällen flächig
wahrnehmbar - mit der daraus resultierenden geringeren Oberflächenhelligkeit.
Kompliziert wird die Beobachtung aber noch durch weitere Faktoren. Die
Inklination von M 31 von 77,5° zur Sichtlinie ist sicherlich einer der Hauptgründe.
Andere Galaxien wie z.B. M 33 oder M101 die uns ja „Face on“ „präsentiert
werden, machen z.B. die Sichtung der Emissionsgebiete deutlich einfacher. Dies
zeigt sich auch an der NGC-Nomenklatur der hellsten Gebiete in diesen Galaxien
(NGC 604 in M 33 oder NGC 5455 in M 101). Weiterhin erschwerend ist die verhältnismäßig
geringe tatsächliche Größe und Helligkeit der H II Regionen in M 31.
Verglichen mit den H II Regionen in M 33, sind auch die Emissionsintensitäten
rund 3,5 mal schwächer als die in M 33 [9]. Ein weiterer Stolperstein, welcher
dem visuellen Beobachter in den Weg gelegt wird, ist die Tatsache, dass die
Sichtung flächiger Einzelobjekte durch den diffusen Hintergrund aus unaufgelösten
Sternen der Galaxie erschwert wird. Problematisch ist außerdem, daß viele der
Emissionsregionen mit den Offenen Sternhaufen assoziiert sind. So ist es nicht
immer klar, ob man nun den Sternhaufen selbst, oder Teile der H II Region sieht.
Eine Ausnahme stellt die H II Region in C 410 (die auffälligste H II Region in
M 31) dar. Diese ist in [10] wesentlich deutlicher als der Sternhaufen selbst.
Isolierte H II Regionen, wie im Falle des Emissionsgebietes innerhalb von D 592,
sind eher die Ausnahme (konnten aber visuell nicht beobachtet werden). All diese
Faktoren stellen aber auch eine besondere Herausforderung an den Beobachter dar,
zumal die Beobachtung dieser Objektgruppen teilweise noch visuelles Neuland ist.
Zur Vorbereitung der Beobachtungen dienten
mir diverse Publikationen aus der Profiliteratur. Einige der entsprechenden
Arbeiten sind mittlerweile online über [16] verfügbar, jedoch sind viele,
insbesondere ältere Arbeiten noch nicht gescannt und somit nur mittels
"altmodischem" Gang zur Universitätsbibliothek oder per
Preprint-Service verfügbar. Per Internet ist [13] einsehbar, worin die Arbeit
von Baade und Arp in den sechziger Jahren erörtert ist. Baade und Arp haben
schon sehr früh insgesamt H II Regionen in M 31 katalogisiert (688 Objekte, von
denen einige in späteren Publikation aber wiederum aus dieser Liste gestrichen
oder in umfangreicheren Listen nicht übernommen worden sind). Des weiteren
erstellten sie aus insgesamt 17 fotografischen Platten (Auflösung 16"/mm),
welche sie am Mount Wilson Observatorium (2,5m-Teleskop) gewannen, neben dem
eigentlichen Katalog auch eine Größenskala hinsichtlich der Ausdehnung der
Regionen in Bogensekunden (man kann aus den Abmessungen auf den Platten bei
bekannter Auflösung die Größe in Bogensekunden errechnen). Ein Blick hierauf
zeigt, dass sich die scheinbare Größe nur im minimalen Bogensekundenbereich
bewegt.
Zur groben Identifikation der H II Regionen
für meine visuellen Beobachtungen dienten mir Farbaufnahmen aus [10] und [11].
Dort bekommt man Auskunft über Position und Intensität der Emissionsgebiete.
In [14] sind fotografische Aufnahmen mit einer Auflösung von 12"/mm zu
sehen. Auf diesen Aufnahmen ist die Morphologie der einzelnen H II Regionen
erkennbar (viele "bubble shaped nebula)". Dies sollte sich aber als
belanglos herausstellen da dies weit außerhalb der Möglichkeiten eines visuell
beobachtenden Amateurs liegt. Weitere Jagdreviere stellen die nach [16] offenbar
fehlidentifizierten Kugelsternhaufen dar. Einige der extragalaktischen
Kugelsternhaufen sind mittlerweile als Einzelsterne, Hintergrund-Galaxien und
als H II Regionen entlarvt worden. Hier wären z.B. die
"Kugelsternhaufen" G 85, G 137, G270, G 324 und G 253 zu nennen, die
nun als Emissionsgebiete erkannt worden sind. Die folgenden Beobachtungen sind
bei eher unterdurchschnittlichen Beobachtungsbedingungen (fst 5,5- 6,0 mag im
Sternbild Andromeda bei optimaler Kulmination) erfolgt. Als Instrumentarium
diente mein 20" Dobsonteleskop. Viele der Objekte waren nur mit indirekter
Betrachtung zu erkennen.
Mit
H II Regionen assoziierte Sternhaufen
C 107 in A 80
Im südwestlichen Bereich der Galaxie steht
dieser recht einfach zu beobachtende Sternhaufen, der schon mit mittelgroßen Öffnungen
erreichbar ist [9]. Bei 160fach ist dieser OC in Nord-Südrichtung elongiert.
Eine sehr schwache Helligkeitsvariation ist im diffusen Bereich bei hoher Vergrößerung
zu erkennen. Der Sternhaufen ist deutlich flächig. Im selben Feld (ca. 7' östlich
von C 107) steht G 76, ein recht heller Kugelsternhaufen (14,3mag V, Ø 3,6“),
welcher schon mit 8 - 10 Zoll Öffnung sichtbar sein müsste. Unter guten
Bedingungen und entsprechender Vergrößerung sollte dieser Kugelsternhaufen
dann schon flächig erscheinen.
G
76 und C 107 bei 160facher Vergrößerung. Felddurchmesser 24 Bogenminuten
C 259 in A 29
2,3‘ nordöstlich des Kugelsternhaufens G
233 (15,4mag V, Ø 2,6“) steht dieser sehr schwache offene Sternhaufen. Nur
mit Vergrößerungen von 321 und 432fach konnte ich einige Male an der leicht zu
lokalisierenden Position eine Aufhellung vermuten. In [1] wird die Präsenz
einer prominenten H II Region an dieser Stelle erwähnt. Ein Versuch mit einem
O[III]-Linienfilter brachte aber kein Ergebnis.
C 224 in A 67
Im Westteil der Galaxie befindet sich dieser
ebenfalls mit einer H II Region assoziierte Sternhaufen. Erst bei Vergrößerungen
von 321und 432fach konnte auch hier eine diffuse Aufhellung erkannt werden. In
[7] ist dieser Haufen von durchschnittlicher Größe und Helligkeit, was mir
eine Einschätzung über die weiteren Beobachtungsmöglichkeiten gab.
C 410 in A 33
Dieser Offene Sternhaufen ist ebenfalls
zweifelsfrei flächig zu sehen. Bei 324fach erscheint dieses Objekt als
strukturlose, runde Aufhellung. Dieser OC involviert eine der prominentesten H
II Regionen in M 31. Vermutlich ist diese Region auffälliger als der
Sternhaufen selbst. Unter guten Bedingungen werden intensive Beobachtungen an
diesem OC folgen müssen. Der sehr helle Kugelsternhaufen G 280 (14,2mag V,Ø
2,7“) befindet 3' nordöstlich des Haufens. In westlicher Richtung steht G 272
(14,8mag V, Ø 3,4“) welcher zu A 32 gehört.
G
280, G 272 und C 410 bei 321facher Vergrößerung. Felddurchmesser 12
Bogenminuten
C 311/ 312/ 313
Schiebt man das Teleskop in nordöstliche
Richtung entlang der großen Spirale gelangt man zu den Offenen Sternhaufen C
311 - 313 welche in einer Reihe entlang der Spirale gegliedert sind. Auch hier
sind H II Regionen auf Farbfotografien sichtbar. Im Westteil ist mit und ohne
UHC- Filter (Hinweis auf Emissionsgebiet?) bei Vergrößerungen von 160 und
214fach ist eine ovale, in ost-west gerichtete Aufhellung, erkennbar. Bei
O[III]-Filtration verschwindet dieses Gebiet allerdings. Unter schlechten, weil
dunstigen, Bedingungen war diese Beobachtung schon recht anspruchsvoll.
C
311-313 bei 214facher Vergrößerung. Felddurchmesser 18 Bogenminuten
C 202 und C 203
Diese recht einfachen Sternhaufen sind
bestens als Einstiegsobjekte zur Beobachtung von Offenen Sternhaufen in M 31 zu
empfehlen. Mir ist sogar eine Sichtung mit einem 4,5" Newton (!) eines
amerikanischen Sternfreundes bekannt. Beide Sternhaufen gehören zu A 24 und
befinden sich ca. 30' südwestlich des Kerns. Die beiden Offenen Sternhaufen
sind schon bei 107fach stellar zu erfassen. C 203 ist etwas heller als sein
Nachbar. Die Objekte liegen ca. 20" auseinander. Bei der Beobachtung
leuchtet der Kernbereich von M 31 in das Gesichtsfeld hinein. Auch bei höheren
Vergrößerungen (321fach) bleiben die Cluster stellar. In [14] erkennt man
einige H II Regionen südöstlich dieser Cluster, die visuell aber nicht zu
erkennen waren.
C
202/203 bei 321facher Vergrößerung. Felddurchmesser 12 Bogenminuten
C 179 in A 22
Als absolutes Limitobjekt unter ~6mag Himmel
stellte sich dieser Sternhaufen dar. Bei 432fach konnte ich nur zeitweise (-50%)
indirekt eine diffuse Aufhellung erkennen - allerdings ist die Sichtung sicher!
Auch hier ist auf Farbaufnahmen die Anwesenheit von Emissionsgebieten zu
erkennen. Schwierig ist die zweifelsfreie Zuordnung Sternhaufen/
Emissionsgebiet. Ein Filterexperiment könnte auch hier eventuell unter
erheblich besseren Bedingungen Klarheit schaffen.
Der
Offene Sternhaufen C 179 bei 432facher Vergrößerung. Felddurchmesser 9
Bogenminuten
A 54 / D 654
Diese recht große und auffällige
Sternassoziation in nördlichen Teil von M 31 ist bereits bei minimaler Vergrößerung
(107fach) deutlich als diffuse Aufhellung erkennbar. Ein ~15mag Vordergrundstern
steht im zentralen diffusen Bereich. Visuell konnte allerdings nur maximal 50%
des ca. 6‘ x 5‘ messenden Komplexes gesehen werden. Innerhalb von A 54 sind
in [10] zwei H II Region zu erkennen. Diese sind für den visuellen Beobachter
zunächst besonders reizvoll, da hier keine Verwechslungsgefahr mit einem
assoziierten Offenen Sternhaufen besteht. Im Fall von A 54 befinden sich die H
II Regionen in der Nähe der Dunkelwolke D 654. Diese Dunkelwolke grenzt die
sternreiche Gegend Richtung Osten ab. Dies konnte im Teleskop deutlich erkannt
werden. Bei Vergrößerungen bis 321fach ist nur die Sternwolke bzw. der
Dunkelkomplex zu erkennen. Ab 432fach ist eine ca. 1 Bogenminute messende längliche
Aufhellung westlich des zentralen A 54 Komplexes (in ca. 2'-3' Entfernung)
visuell indirekt (+50%) sichtbar. Die H II Regionen sind nicht sichtbar gewesen.
Interessant aber die eindeutige Sichtung der Dunkelwolke D 654.
A
54 und D 654 bei 432facher Vergrößerung. Felddurchmesser 9 Bogenminuten
D 592
Als absolute Enttäuschung stellte sich die
bei D 592 nahe gelegene H II Region heraus. In [10] ist dieses Emissionsgebiet
recht hell und - viel wichtiger- nicht mit einem Sternhaufen assoziiert.
Allerdings ist dieses Gebiet in [7] nicht zu erkennen. Ein vermuteter Fehler auf
dem Originalnegativ oder ein Fehler beim Druck des Bildes in [10] konnte anhand
von Vergleichen mit anderen Farbaufnahmen ausgeschlossen werden. Entgegen meiner
Erwartung konnte ich die H II Region nicht erkennen. Eine halbstündige
Observation mit Vergrößerungen bis 860fach und diversen Filterexperimenten mit
[OIII] und UHC Filter brachten mich zu diesem Ergebnis.
Fehlidentifizierte Kugelsternhaufen die
jetzt als HII Regionen geführt werden
Nach den eher nüchternen Ergebnissen
aufgrund von Schwierigkeiten bei der Zuordnung bzw. Unterscheidung Sternhaufen /
H II Region versprach ich mir bei den fehlidentifizierten Kugelsternhaufen in M
31 welche ihre wahre Natur als H II Regionen erst später preisgaben mehr
Erfolg. Grundlage meiner weiteren Nachforschung ist [17]. Hier werden neben
zahlreichen photo-/spektroskopischen Untersuchungen auch eine Liste
fehlidentifizierter Kugelsternhaufen gezeigt. Einige Kugelsternhaufen sind tatsächlich
Hintergrundgalaxien, H II Regionen oder Einzelsterne. Die Objekte, welche nun zu
den H II Regionen zählen, sollten meine nächsten Ziele sein. Ein Blick in den
Hodge Atlas zeigte, dass die Objekte schwach aber – und darin erhoffte ich
einen Vorteil - isoliert in der Galaxie positioniert sind. Also sollte
hier die zweifelsfreie Zuordnung einfacher fallen. Ziele waren G 85, G 137, G
270, G 324 und G 253.
G 85
Unweit vom hellen Kugelsternhaufen G 76
befindet sich in südöstlicher Richtung die H II Region G 85. Ein Blick in den
Atlas zeigte bereits, daß dieses Objekt aufgrund der Helligkeit vermutlich außerhalb
der Reichweite meines 50cm-Telekops liegt. Eine genaue Beobachtung des Feldes
konnte kein positives Ergebnis erbringen.
G 137
Auch bei diesem Objekt, welches sich nördlich
des Kerngebietes von M 31 befindet, konnte unter einem 6mag Himmel kein
Sichtungserfolg verzeichnet werden. Dennoch wäre ein Versuch unter besseren
Bedingungen ratsam.
G 270
Eine positive Sichtung, wenn auch am
absoluten Limit, ist bei G 270 zu verzeichnen. Das Objekt war in weniger als 50
% der Beobachtungszeit direkt erkennbar. Kleine Anekdote: Eine angefertigte
Rohzeichnung des Objekts ist mir während der Beobachtung bei stürmischen Wind
vermutlich abhanden gekommen – die verzweifelte Suche im Okularkoffer am nächsten
Tag brachte meine Skizze nicht wieder zum Vorschein.
G 324
Im nordöstlichen Teil der Galaxie befindet
sich G 324. Diese Region ist direkt neben dem Offenen Sternhaufen C 377 im
Komplex A 102 (A= Assoziation). Schon der Blick auf die Karte zeit, dass dieses
Objekt visuell mit einem 50cm-Teleskop unter Landhimmelbedingungen nicht zu
sehen ist. Dies sollte sich bestätigen.
G 253
Das Objekt G 253 nordöstlich des Zentrums
von M 31 konnte ich definitiv sichten. G 253 konnte ich auch bei direkter
Beobachtung im Okular wahrnehmen. Südöstlich von G 253 befindet sich G 261,
ein echter Kugelsternhaufen. Die Helligkeit von G 261 ist in [17] mit 16,64 mag
v angegeben. In meinem Beobachtungsbuch habe ich vermerkt, dass beide Objekte
etwa gleich hell erscheinen.
G
253 und der benachbarte Kugelsternhaufen G 261 bei 321facher Vergrößerung.
Felddurchmesser 12 Bogenminuten.
Fazit
Die Beobachtung der Sternhaufen in M 31 ist
ein reiches Beobachtungsfeld - wenn auch schon einiges schwieriger als die
Beobachtung der Kugelsternhaufen deren hellste Vertreter vielen Sternfreunden
bekannt sind. Beachtlich ist m. E., dass viele Sternhaufen deutlich flächig
erscheinen und deren unterschiedliche Form wahrnehmbar ist. Die visuelle
Beobachtung der H II Regionen in M 31 ist sicherlich unter Landhimmelbedingungen
ein Grenzbereich – auch für ein Halbmeterteleskop. Die Anzahl der
Sichtungserfolge bei meinen Beobachtungen im Zeitraum von 1998 - 2001 zeigt
dies. In dem Zusammenhang möchte ich anmerken, dass ich bei den Beobachtungen
immer wieder festgestellt habe, dass Nebelfilter wie [OIII] oder UHC bei hohen
Vergrößerungen im Grenzbereich der Wahrnehmung nicht angebracht sind. Die
Transmissionsverluste und deren optische Qualität lassen schwächste Strukturen
nicht passieren – die Objekte verschwinden. Des weiteren bestätigte sich auch
bei diesen Beobachtungen wieder, daß sich die Wahrnehmung von schwächsten
Details oder Objekten nicht auf den ersten Blick erkennbar waren. Um einige
Objekte zu sehen, hat es mitunter gut eine Stunde Gesamtbeobachtungszeit pro
Objekt (natürlich von Pausen unterbrochen) und Anläufe in mehreren Nächten
gebraucht. Aber trotz dieser Schwierigkeiten und wenn auch viele
Beobachtungsversuche negativ ausgefallen sind, bleibt mir die genauere
Observation von M 31 in guter Erinnerung.
Literaturhinweise:
[1] Skiff, Brian: Deep Sky
Magazine # 8 : All about M 31
[2] Higgins, David; Deep Sky
Magazine # 32: The M 31 globular system
[3] Sternzeit 2/93, Büchner, M.
und Niebling, F.: Kugelssternhaufen in M 31
[4] Veit, K; interstellarum 1:
Kugelssternhaufen in M 31
[5] Veit, K.; interstellarum 5:
Galaxien der Lokalen Gruppe II
[6] Veit, K; interstellarum 12:
G1 visuell
[7]
Hodge, Paul, W: Atlas of the Andromeda Galaxy
[8]
Stoyan, R. C.; interstellarum 9: Galaxien der Lokalen Gruppe
[9]
Pellet, A et al. ; 1978 A&AS...31..439P: A survey of H II regions in M 31
[10]
Hallas, T./ Mount, D. ; SuW 5/ 92
[11] Breite, M. Farbaufnahme M 31 in SuW /
99
[12]
Skiff, B./ Luginbuhl, C.: Observing handbook and catalogue of Deep Sky Objects
[13]
Arp/Baade: 1964 AJ 139/ 1027
[14]
Courtes et al.: 1978 AAS, 31/ 439
[15]
Crampton, D., Cowley, A. P., Schade, D., & Chayer, P. (1985). AJ
288: 494-513.
[16]
NASA Extragalactic Database
[17] Barmby,
P., Huchra, J.P., Brodie, J.P., Forbes, D.A., Schroder, L.L. & Grillmair,
C.J,: M31 globular clusters:
colors and metallicities; 2000, AJ, 119, 727