M1 | Crab Nebula

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Legendärer Supernovaüberrest im Sternbild Taurus

Mit einer Winkelausdehnung von 6`x 4` und einer visuellen Helligkeit von 8,4 mag einer der wohl am besten untersuchten Supernovaüberreste. Im Jahre 1054 zeichneten chinesische und japanische Astronomen einen „neuen Stern“ auf, der am Taghimmel mit einer Helligkeit von -6 mag über 3 Wochen zu sehen war (vgl. die Helligkeit der Venus mit max. -4,4mag).

Im Zentrum des „planetarischen Nebels“, der mit etwa 1.500 km/s expandiert, strahlt der Rest des implodierten Sterns, der Pulsar PSR B0531+21, der 30 mal je Sekunde rotiert: ein Neutronenstern von nur mehr etwa 24 km Durchmesser mit einer unvorstellbar hohen Dichte. Sie beträgt rund 2 x 10^17 kg / m³ und sorgt dafür, dass der winzige Neutronenstern die 1,4-fache der Masse unserer Sonne hat! Noch spektakulärer ist sein erzeugtes Magnetfeld, das dem 50 billionenfachen des Erdmagnetfeldes entspricht. Am Ausschnitt unten erkennt man den Pulsar (Größenordnung 16 mag) gerade noch.

Messier und der „planetarische Nebel“ M1

Die Bezeichnung „planetarischer Nebel“ ist eigentlich irreführend und geht u.a. auf den berühmten Messier-Katalog zurück, in dem Charles Messier (1730-1815) beginnend mit 1758 zahlreiche Himmelsobjekte erfasste. Das erste Objekt (M1) des – später nach ihm benannten – Katalogs wurde zufällig im Zuge der Beobachtung eines Kometen entdeckt und von Messier als „nebliges Objekt“ wie folgt beschrieben:

„Nebel über dem südlichen Horn des Stiers, enthält keine Sterne, es ist ein weißliches Licht, lang gestreckt in Form einer Kerzenflamme, entdeckt bei der Beobachtung des Kometen des Jahres 1758. […] Beobachtet von Doktor Brevis um 1731 […]“

KOCH, B.; KORTH, S. (2020): Die Messier Objekte – Das Handbuch für Himmelsbeobachter, S. 4

Gegen Ende ihres Lebens schmücken sich masseärmere Sterne (bis zur 8-fachen Sonnenmasse) vorübergehend mit einem leuchtenden Gasnebel. Der sterbende Stern (ein weißer Zwerg in einem Doppelsternsystem) wird zu einem UV-Strahler und ionisiert das Gas in der zuvor abgeblasenen Hülle. In den Teleskopen des 18. Jahrhunderts erschienen diese Objekte durchaus planetenähnlich, weshalb sie fortan als „planetarische Nebel“ bezeichnet wurden.

Bei SN 1054 explodierte allerdings ein massereicher Stern in einer gigantischen Supernova, bei der neu entstandene Elemente (bis hin zum Element Uran) in den Weltraum geschleudert wurden. Die Freisetzung der Elemente durch eine Supernovaexplosion ist eine erste Voraussetzung dafür, dass Leben entstehen kann („Wir sind alle Sternenstaub“, Ditfurth, H.). Nachdem ein derartig massereicher Stern in seinem Kern durch Fusion immer mehr Eisen angesammelt hat und die Fusion aus Eisen keine Energie mehr freisetzen kann, die der Gravitation standhalten kann, kollabiert der Kern irgendwann und der Stern explodiert. Das abgestoßene Gas ist Jahrtausende lang als Supanovaüberrest (SNR…supernova remnant) sichtbar.

Eine 6.300 Lichtjahre entfernte Supernova aus dem Jahre 1054

Das Überbleibsel der Sternexplosion (der Supernova SN 1054) aus dem Jahr 1054 ist der Pulsar PSR B0531+21 (Bezeichnung: PSR…Pulsating Source of Radio, B…Koordinatenbezug (Bessel`sche Epoche), 0531…Rektaszension 5h 31min, +21…Deklination in Grad). Der Pulsar wurde am 9. November 1968 von Astronomen am Arecibo Teleskop (Puerto Rico) entdeckt und ist einer der wenigen Pulsare, die im optischen Bereich sichtbar sind.

Setup (mehrere Versuche)

Das erste Bild entstand mit der ASI 183 MC Pro bei nativer Brennweite von 1.000 mm und einer Gesamtbelichtungszeit von 181 Minuten (181 x 60″) bei Gain 100 (offensichtlich zu hoch!). Auch das erste Bild mit EAF (elektronischer Autofokus, ZWO EAF), der problemlos und präzise funktionierte.

Das Bild ist zudem oversampled. Mit der kleinen Pixelgröße der ASI 183 MC Pro von 2,4 µm und der Brennweite von 1.000 mm wird ein Sampling von 0,49″ / Pixel erreicht (206 x 2,4 µm /1.000 mm) – daher viel zu fein! Beim Oversampling (Überabtastung) wird die Information über zu viele Pixel in Grauabstufungen wiedergegeben, sodass das Bild “wolkig-aufgebläht” oder “verschmiert/verzeichnet” wirkt. Für längere Belichtungszeiten und abhängig vom Seeing wird ein Sampling von 0,67 – 2 Bogensekunden je Pixel als Sweet Spot angesehen. Darüber kommen wir in den Bereich des Undersamplings, darunter in den Bereich des Oversamplings, wie eben auch hier.

Auch scheinen die Nebelbereiche schon überbelichtet zu sein!? Durch die geringe Fullwell-Capacity von 15.000 e- waren die 60s bei Gain 100 vielleicht schon zu viel? Sternfarben sind so gut wie alle verschwunden… We`ll try better & see next time …

13.12.2023 | Erneute Bildbearbeitung der ersten Daten

Nachdem das o.a. Bild nicht wirklich zufriedenstellend war, wurde die Auswahl an Lights nun manuell zunächst über den SubFrameSelector (PixInsight) gemacht und nicht wie vorher nur vorab visuell über das Tool Blink (ebenfalls PixInsight). Im Gegensatz zu Blink ist die Bildanalyse mit dem SubFrameSelector datenbezogen möglich. Aus den 181 Lights wurden schließlich anhand der Kriterien Sternanzahl (Stars), Sterngröße (FWHM), Signal-Rausch-Verhältnis (SNR weight) und Exzentrizität (Excentricity) 129 Subframes ausgewählt und in weiterer Folge über das Skript WBPP in PixInsight kalibriert, registriert und integriert. Die weitere Bildbearbeitung war analog zur ersten Version und lieferte aber mE schon bessere Ergebnisse:

Eine Referenz mit Luminanzfilter und ähnlichem Setup

Wie das Photo mit einem „ähnlichen“ Setup (den Astronomik Luminanz-UV-IR-Blockfilter (L2) hatte ich noch nicht) aussehen könnte, sieht man eindrucksvoll unter https://www.astro-fotografie.at/ (Daniel Nimmervoll). Statt 3 Stunden (wie bei mir) wurden da 100 x 180 Sek. – insgesamt also 5 Stunden belichtet und zudem ein Gain-Wert von 55 verwendet.

16.12.2023 | Neuer Versuch mit Astronomik UV/IR-Blockfilter

Am Programm standen nun 75 Aufnahmen zu jeweils 180s bei Gain 55, Kühlung auf -20°C und das erste Mal mit einem Luminanz-Filter (Astronomik UV//IR-Blockfilter L2). Nach der Auswahl der besten Lights mit den PixInsight-Tools Blink und SubFrameSelector blieben schließlich 51 Lights übrig um weiter bearbeitet zu werden.

Die äußeren Filamente des Nebels kommen wesentlich schöner raus und auch die Sternfarben sind nun besser erkennbar (im Vergleich zu den vorigen Aufnahmen wurde aber auch die Sättigung erhöht)!

Die Aufnahmen haben bereits bei einer Höhe von 17° begonnen, was natürlich entsprechend negative Einflüsse auf die Ergebnisse hat (Extinktion) und bei genauem Hinsehen auch unschöne Farbsäume mit unterschiedlichen Farben um die Sterne bewirkt. Nächstes Mal beginnen die Aufnahmen definitiv später bzw. wenn das Objekt höher am Himmel steht.

4. Bearbeitung – BlurXTerminator …

Daniel Nimmervoll hat mir dankenswerterweise einige Tipps zur Verbesserung meiner ersten Aufnahme von M1 gegeben – siehe dazu sein Video auf YouTube (BXT BlurXTerminator 2.0 AI.4 – featuring meinen ersten „Fehlversuch“ von M1 ab Minute 17:20 :-)).

Neben dem Channel Alignement (… mach ich mittlerweile) hatte er im Video den BlurXTerminator von von RC-Astro (Russel Croman) vorgestellt. Ein AI-basiertes Deconvolution-Tool mit automatisch generierter PSF, das wirklich sensationell gut funktioniert. Ein sehr gutes Erklärvideo dazu von Adam Block inkl. Interview mit Russel Croman findet sich hier.

Einmal geht`s also noch: Die beiden PixInsight Prozesse „BlurXTerminator“ und „NoiseTerminator“ sind als kostenloses Trial für 30 Tage verfügbar … und siehe da, was da noch rauszuholen ist!!