36. Woche - Die "helle Dunkelwolke" Barnard 18 im Stier

Im heutigen AdW dreht es sich wieder einmal um interstellare Materie. Dazu geht es aber nicht in die hellen Milchstraßenpartien der Sternbilder Schütze, Skorpion oder Schlangenträger, sondern entgegengesetzt in das Sternbild Taurus. Hier, wo die Milchstraße relativ lichtschwach erscheint, gibt es eine Fülle von Dunkelnebeln und Molekülwolken. Und hier bringen lange Belichtungszeiten auch interessante neue Einsichten. Bildautor Joachim Rahm hat die Dunkelwolke Barnard 18 in der Zeit von Dezember 2017 bis Januar 2018 remote in Rowe (New Mexico) aufgenommen. Jetzt zeigt er uns seine Bildbearbeitung. Optik war ein Apochromat Takahashi FSQ 106EDX mit 106 mm Öffnung und 530 mm Brennweite. Als Kamera wurde eine QSI683wsg eingesetzt. Belichtet wurde insgesamt 23 h 45 min, also recht lang, wobei für alle Filterungen 15 min als Einzelbelichtungszeit gewählt wurden. Für den Luminanzkanal gab es 20 Einzelbelichtungen, für den Rotkanal 24, für Grün 28 und Blau 23. Die Bildbearbeitung erfolgte mit PixInsight. Zur Bildorientierung: Norden liegt auf 11:30 Uhr, das Bildfeld misst 114' x 86'.

Der Astronom E.E. Barnard hat 1927 zahlreiche Dunkelwolken in einem fotografischen Atlas zusammengestellt, publiziert über die Carnegie Institution, Washington. Damals, als die Fotografie technisch noch in den Kinderschuhen steckte, als man noch auf orthochromatischen Emulsionen arbeitete, traten die Dunkelwolken tatsächlich als dunkle Flächen in Erscheinung. Hier fehlten die Mengen an Sternen, so dass der Eindruck einer finsteren Höhle entstand, durch die man auch nichts oder nur sehr wenig im Raum dahinter wahrnehmen konnte. Insofern möchte ich auf den zunächst etwas widersprüchlichen Titel zu sprechen kommen: Die "helle Dunkelwolke" Barnard 18 im Stier.

Interstellare Dunkel- und Molekülwolken geben im optischen Spektralbereich keinerlei eigene Strahlung ab - auf den ersten Blick jedenfalls nicht. Deshalb erscheinen sie ja auch dunkel und tragen ihren Namen zu Recht. Da sie aber im Innern der Milchstraße stecken, sind sie auch dem Licht der Sterne ausgesetzt. Und Staub ist ein Material, welches Licht durchaus abstrahlen kann - wenn es nämlich von außen auf den Staub trifft und dann diffus gestreut in alle Richtungen des Raums reflektiert wird. In der Form von Reflexionsnebeln sind die Staubwolken uns allen bekannt. Viele dieser Reflexionsnebel reflektieren das blaue Licht junger benachbarter Sterne. Aber auch bräunliche oder gelbliche Reflexionsnebel sind keine Seltenheit, wenn ein entsprechender kühler Stern für das beleuchtende Licht sorgt. Molekülwolken bestehen - wie der Name schon aussagt - aus molelularem, gasförmigem Material. Das sind kleinste Teilchen, viel kleiner als Staubkörner. So kann das Licht nicht an ihnen reflektiert werden, weil die Teilchengröße kleiner als die Wellenlänge des Lichtes ist. Molekülwolken und Staubwolken treten in der Regel zusammen auf. Staub ist also stets mit Molekülwolken assoziiert.

Liegt das interstellare Material weit weg von benachbarten beleuchtenden Sternen, dann wird vom Staub aber dennoch Licht reflektiert. Nur muss man entsprechend länger belichten, um deutliche fotografische Nachweise erbringen zu können. Wer sorgt für die Beleuchtung? Es ist ganz einfach ausgedrückt das Licht des gesamten Milchstraßenkörpers. Generell bleibt festzustellen, dass der Außenbereich der Dunkelwolke erleuchtet wird und mit langer Belichtungszeit genauso fotografiert werden kann wie ein heller Reflexionsnebel. So sind fotografierte Dunkelwolken üblicherweise bräunlich, denn der Bulge der Milchstraße umfasst überwiegend alte Sterne der Population II, die gelb, orange oder gar rötlich leuchten. Im Kernbereich der Staubwolke (engl. core) sind die wirklich dunkelsten Stellen nachweisbar.

Zu den Objekten - was zeigt das AdW? Der gesamte Bildausschnitt wirkt "staubig", denn alles ist in die interstellare Materie eingebettet. Die Farben der Dunkelwolken ist - wie vorweg bereits gesagt - an den beleuchteten Außenrändern bräunlich. Die verdichteten Zentren der Dunkelwolken stechen pechschwarz ins Auge. Einige Nebelpartien erscheinen bläulich, gerade dort, wo ein heller blauer Stern für die Illumination sorgt. Jetzt zum Zusatzbild 1, in welchem die Objekte mit ihren Namen eingetragen sind. Unten am rechten Bildrand ist eine solche blaue Nebelfärbung (Reflexionsnebel), wo der Stern HD 28482 steht. Er hat den Spektraltyp B8III, B8 (blau) und eine römische 3 (III) für die Kennzeichnung als Riesenstern. Damit ist er blauer als beispielsweise Wega. Ein weiterer blauer Stern ist HD 28819 (Mitte, links). Völlig anders dagegen wirkt HD 283670 am rechten mittleren Bildrand. Sein Spektraltyp M0 und sein Farbindex B-V ~ 2 mag kennzeichnen ihn als orange. Ein paar Veränderliche sind ebenfalls gelborange, so V807 Tauri und GH Tauri, zwei junge Sterne des Veränderlichentyps FU Orionis. Die beiden sind so jung, dass sie eruptiv ihr Licht aussenden. Sie haben das stabile Stadium auf der Hauptreihe (Wasserstoff im Kern wird zu Helium fusioniert) noch gar nicht erreicht.

Jetzt zur Dunkelmaterie. Barnard 18 ist zwar in Gänze eine Licht absorbierende Wolke, die sich diagonal durchs Bildfeld zieht, aber sie hat außer ihren helleren Außenbereichen noch verschiedene dunkle Kernbereiche. Da gibt es zunächst einige Wolken aus dem Katalog des Japaners Dobashi [K. Dobashi (2011): "Atlas and Catalog of Dark Clouds Based on the 2 Micron All Sky Survey"; Publ. Astron. Soc. Jap. 63, p. 1-362]. Ihre Namen sind eingetragen. Im oberen Bildbereich bildet Dobashi 4418 sogar eine Stoßfront zum offeneren Raumbereich. Hier gibt es also Dynamik (Bewegung der Dunkelmaterie). Alle Dunkelwolken werden von molekularem Gas überlagert. So stülpt sich die Molekülwolke "Kutner´s Cloud" über Dobashi 4440. Eine weitere Kategorie von Dunkelzentren bilden diejenigen mit der Bezeichnung [DB2002b] und angehängten galaktischen Koordinaten, z.B. [DB2002b] G173.53-16.25. Hier waren es wieder Astronomen, die für diese Katalogbezeichnungen Pate standen [C.M. Dutra, E. Bica (2002): "A catalogue of dust clouds in the Galaxy"; Astr. & Astrophys. 383, p. 631-635]. Der südliche, dunkelste Teil von [DB2002b] G173.53-16.25 trägt den Katalognamen [LM99] L1524-4. Die Bezeichnung geht zurück auf C.W. Lee, P.C. Myers (1999): "A catalog of optically selected cores"; Astrophys. J. Suppl. Ser. 123, 233-250.

In den Dunkelzentren von Barnard 18 findet auch Sternentstehung statt, allerdings keine Entstehung massiver Sterne. Der gesamte Taurus-Bereich wird von Veränderlichen des Typs T Tauri durchsetzt, alles junge Sterne, die mit den Sternen des Typs FU Orionis verwandt sind. K.L. Luhmann et al. fanden 2006 mittels Infrarotmessungen noch 23 neue T-Tauri-Sterne. Die Begleiterscheinung der Dunkelnebel sind dann typischerweise gelbliche Reflexionsnebel. So findet man links unten im Bild am Nordrand von Dobashi 4456 einen Nebel namens GN 04.32.6. In der Bildmitte liegt rechts (westlich) von Dobashi 4440 der Nebel GN 04.29.2. Unmittelbar daneben habe ich einen Reflexionsnebel mit A bezeichnet, für den ich trotz langer Recherche keinen Katalognamen herausfinden konnte. Auch oben rechts, am Ostrand von [DB2002b] G173.34-16.26, befindet sich ein unbekanntes Nebelchen, hier mit B bezeichnet. Diese Nebel sind dermaßen lichtschwach, dass erst ein extrem tiefes Amateurbild sie zeigt - das ist bei den Profis kaum üblich. Direkt nordöstlich von A erkennt man beim Hineinzoomen ein rötliches Nebelchen. Das ist HH 319, ein Herbig-Haro-Objekt, welches eine gerade ablaufende Sternentstehung anzeigt.

Das gesamte Sternentstehungsgebiet im Taurus dehnt sich auch noch weiter nach Norden aus. Die Entfernung schwankt zwischen 130 bis 160 Parsec, was im Mittel 470 Lichtjahren entspricht. Im Zusatzbild 2 ist ein weitwinkligeres Bild dieser Region zu sehen, entnommen dem Himmelsatlas Aladin und ein wenig bearbeitet. Oben: normale Kopie, unten: in Helligkeit / Kontrast angehoben. Westsüdwestlich von Barnard 18 (Bildecke unten rechts) treten auch einige filamentartige Fetzen des galaktischen Zirrus deutlich in Erscheinung. Wäre das nicht auch einmal eine lang belichtete Aufnahme wert???

Anmerkungen: Man sieht dem AdW an, dass die Sternfarben stimmen. Spektraltyp und Farbindex B-V sind passend für die oben genannten blauen und orangen Sterne. Ein wenig nachdenklich stimmt mich der grünliche Himmelshintergrund besonders im oberen linken Bildbereich. Denkbar ist, dass der Bildautor den Schwarzpunkt in den dunkelsten Zentren der Dobashi-Wolken gewählt hat. Aber ist es hier tatsächlich schwarz??? Ich denke, dass das nicht so ist. Die bräunlich-rötlichen Ränder der Dunkelwolken legen bereits nahe, dass auch in die dunkelsten Teile der Dunkelwolken rötliches Licht hineingelangt. Wenn bei der Bildbearbeitung dem Schwarzpunkt ein wenig Rot beigegeben würde, sollte sich die Himmelsfarbe ein wenig ändern (das ist mein Tipp).

Einen ganz herzlichen Dank an Joachim Rahm für diese gut gelungene Astroaufnahme. Nicht zu vergessen: Unsere Gratulation zum Astrofoto der Woche.

Peter Riepe
Bildautor: Joachim Rahm

Koordinaten von Barnard 18 (J2000.0):
RA = 04 h 31 min 12 s, DE = +24° 21' 00"

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