3. Woche - Der Supernovarest CTB 1

Heute präsentierten wir wieder einmal einen Supernovarest (SNR), aber kein Standardobjekt wie M 1 oder IC 443, sondern den seltener gezeigten CTB 1 aus dem Sternbild Cassiopeia. Bildautoren sind Peter Rocznik und Oliver Schneider (Mitglied der Fachgruppe Astrofotografie). Das Bild ist Resultat einer Kooperation aus dem Oktober 2021 in vier Nächten an den Orten Hattendorf/Auetal und Leopoldshöhe. Aufnahmeteleskope waren (a) ein 300-mm-Newton (f = 900 mm) mit einer Kamera des Typs Atik ETX 460, (b) ein 305-mm-Newton (f = 1186 mm) mit einer ZWO ASI2600MC Pro für die RGB-Bilder, (c) ein 340-mm-Hypergraph (f = 1096 mm) mit einer QHY 268m-PH. Belichtet wurde 35 x 10 min RGB, 110 x 10 min Hα+[NII] und 75 x 10 min [OIII]. Die Schmalbandfilter sind von Baader und Astronomik mit Halbwertbreiten von 7 nm für Hα und 8,5 nm für [OIII]. Zeitweise kam auch ein Optolong L-eNhance-Filter mit der verwendeten Farbkamera von ZWO zur Verwendung. Aufnahmesoftware: Astro Photography Tool (APT) und KStars and Ekos. Das Bildfeld misst 59' x 39', der Bildmaßstab beträgt 1,405 Bogensekunden pro Pixel ("/px), Norden ist oben, Osten entsprechend links.

Für alle Leser motivierend schreibt Oliver Schneider: "Peter Rocznik (Sternwarte Hannover) und ich belichten gerne solche Objekte zusammen. Dabei zeigt es sich immer wieder, dass gerade die Zusammenarbeit es möglich macht, auch unter widrigen Bedingungen aus unseren Breiten recht tiefe Aufnahmen zu gewinnen. Für uns ist dabei nicht nur das Ergebnis interessant, sondern es ist das mmiteinander Sprechen von der Objektauswahl über die Bildausrichtung bis hin zum Aufaddieren und der Präsentation. Jeder lernt vom Anderen und so fällt das nächtliche Wachbleiben trotz der Arbeit nicht so schwer. In diesem Falle haben wir Aufnahmen  mit Schmalbandfiltern, die zeitweise auch bei Mond entstanden sind, mit normalen RGB-Bildern kombiniert."

Der Name CTB 1 leitet sich ab vom California Institute of Technology Radio Observatory, Liste B. Bereits 1960 veröffentlichten R.G. Wilson und J.G. Bolton ihre dortigen Arbeiten. In dieser Publikation wird unser heutiges Objekt als Nr. 1 aufgeführt. CTB 1 kursiert auch als PN Abell 85 im Netz. In seiner Liste der Planetarischen Nebel hat G.O. Abell aber vorsichtigerweise schon 1966 angemerkt, dass es sich auch um einen SNR handeln könnte. CTB 1 (G116.9+0.2) ist im Prinzip ein runder Ring. Die Ringstruktur ist sowohl optisch als auch im Radiobereich nicht-thermisch, im Inneren herrscht dagegen ein heißes Plasma mit thermischer Röntgenstrahlung vor. CTB 1 zeigt nach Nordosten einen Ausbläser in der Ringstruktur (siehe Zusatzbild 1). Es zeigt eine modifizierte monochrome Bearbeitung des AdWs, nicht schön für Ästheten, aber der Zweck wird erfüllt. Hier strömt das innere Plasma durch den Flaschenhals (gelbe Pfeile) nach außen (roter Pfeil). So etwas gibt es auch beim Krebsnebel M 1. Von daher wird CTB 1 als SNR dem Typus MM zugeordnet (= mixed morphology). Aus dem AdW lässt sich ein Durchmesser von ~35' ausmessen. Das entspricht bei einer angenommenen Entfernung von 2 kpc (6500 Lj) einem wahren Durchmesser von 66 Lichtjahren. Die Entfernungsangaben sind allerdings alles andere als einheitlich, sie schwanken zwischen 1,6 und 3,1 kpc. Ältere Arbeiten nennen sogar 4,5 kpc.

Die gängige Vorstellung ist, dass von dem als Supernova explodierenden Stern ein Neutronenstern (Pulsar) als "Sternenleiche" übrig bleibt. Allerdings sind bisher nicht bei allen Supernovaresten Pulsare gefunden worden. Im Zeitalter der Raumforschung durch Satelliten ging die Suche konsequent weiter, insbesondere bei nicht-optischen Wellenlängen. Mit dem "Fermi Gamma-ray Space Telescope" wurden mehr als 200 Gamma-Pulsare entdeckt. Für die Astrophysik ist es von Interesse, welche davon auch in anderen Wellenlängen nachweisbar sind. So konnte u.a. auch der Gamma-Pulsar PSR J0002+6216 in Röntgenwellenlängen nachgewiesen werden. Er steht nur 28' vom geometrischen Mittelpunkt von CTB 1 entfernt. Dies war möglicherweise endlich der gesuchte Pulsar, der bei der Entstehung von CTB 1 übrig blieb (D.A. Zyuzin et al., 2018). Um die Zugehörigkeit des Pulsars zu CTB 1 zu bestätigen, wurden im August 2017 mit dem "Very Large Array" (VLA) radioastronomische Untersuchungen an PSR J0002+6216 durchgeführt. Die Astronomen F.K. Schinzel et al. (2019) fanden heraus, dass der Pulsar sich schnell von CTB 1 weg bewegt. Die Verfolgung seiner aktuellen Bewegung ergab 115 ± 33 Millibogensekunden pro Jahr in einem Winkel von 121° ± 13°. Daraus leiten die Astronomen eine Pulsargeschwindigkeit von 1100 km/s ab, unter der Annahme von 2 kpc (6500 Lj) als Entfernung. Eine Rückrechnung ergab, dass PSR J0002+6216 vor 10-20.000 Jahren durch den geometrischen Mittelpunkt von CTB 1 gelaufen sein kann, das wäre dann der Zeitpunkt der Explosion gewesen. Was bemerkenswert ist: Der Pulsar zieht bei seiner Bewegung durch das interstellare Medium einen Schweif hinter sich her, allerdings ist der – so wie auch der Pulsar selbst – optisch nicht nachweisbar. Das Zusatzbild 2 zeigt das Ergebnis der Radio-Untersuchung, links in Isophotendarstellung, rechts als Radiobild. Man sieht: der Pulsar bewegt sich vom Supernovarest (oben rechts im Bild) wie ein Komet fort.

Anmerkungen: Bei diesem AdW handelt es sich zwar um eine Falschfarbenaufnahme, aber die Farben der Objekte wirken doch recht real. So ist der helle Stern am linken unteren (südöstlichen) Rand des SNR auf vielen Webseiten bläulich. Dieser Stern HD 224792 ist jedoch vom Spektraltyp G0, d.h. nahezu weiß. Eine andere Stelle ist am rechten oberen (nordwestlichen) Rand anzumerken. Dort ist [OIII] zu beobachten. Die hier gewählte Farbwahl ins Grünliche trifft den wahren Sachverhalt besser als ein makelloses Marineblau. Zur Filterung ist noch nachzutragen: Meistens wird vergessen, dass ein Hα-Filter ab 6 nm Halbwertbreite aufwärts auch stets - falls vorhanden - die links und rechts benachbarten [NII]-Linien passieren lässt. Wie sieht dies bei CTB 1 aus? Der südliche Ringbereich des SNR ist am hellsten. Hier ergab eine spektroskopische Untersuchung (J. Bohigas et al., 1983), dass [NII] immerhin 37% der Hα-Stärke erreicht. Daher mein Rat: Bei SNR-Aufnahmen die Halbwertbreite des verwendeten Hα-Schmalbandfilters nicht zu gering wählen, denn ansonsten werden beide [NII]-Linien möglicherweise weggefiltert. Unser Kooperationsteam hat alles richtig gemacht. Ich habe jedoch eine Webseite gesehen, bei der bei CTB 1 ein 3-nm-Filter für Hα Verwendung fand – das ist nicht ratsam. Auch empfiehlt sich für SNR zusätzlich der Einsatz von [SII]-Filtern. Im Falle von CTB 1 kommt [SII] auf etwa 33%, trägt also neben [NII] auch noch signifikant zur roten Emission bei.

Insgesamt ist die Aufnahme technisch sehr gut umgesetzt. Einen herzlichen Dank an die beiden Bildautoren und die Gratulation des AdW-Teams zum Astrofoto der Woche.

Peter Riepe
Bildautoren: Peter Rocznik und Oliver Schneider

Koordinaten (J2000) für CTB 1:
RA = 23 h 59 min 13 s, DE = +62° 26´ 12'

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