Planetarische Nebel - Dr. Christian Pinter - Astronomische Beobachtungstipps

Einst schrieb ich einen Artikel über Planetarische Nebel für die Wiener Zeitung. Die Story begann damals so:

"Nein, mit Planeten haben die Planetarischen Nebel nichts gemein. Sie sind vielmehr kosmische Signalzeichen, die Kunde vom Ableben alter Sterne geben. Jupiters Geist heißt eines dieser Gebilde, Blauer Schneeball ein anderes. Der berühmte Ringnebel in der Leier gleicht einem kosmischen Rauchring. Der Saturnnebel macht glauben, eine ferne Raubkopie des berühmten Ringplaneten zu sehen.

Der erstentdeckte Nebel dieser Art ging 1764 dem französischen Kometenjäger Charles Messier ins Netz, und zwar im Sternbild Füchsen. Messier nahm ihn als Objekt Nr. 27 in seinen Nebelkatalog auf. Seiner Gestalt wegen erhielt dieser M27 zudem den Spitznamen Hantelnebel.

Knapp zwei Jahrzehnte setzte William Herschel, in Deutschland geboren und nach England ausgewandert, mit sehr viel lichtstärkeren Teleskopen zu wahren Himmelsdurchmusterungen an. Er entdeckte etliche weitere Nebel: Darunter auch kleine, grün schimmernde, runde Gebilde.

Ihr Anblick erinnerte Herschel an den grünlichen Planeten Uranus, den er zuvor in Bath - damals noch als Amateurastronom - aufgefunden hatte. Dieser scheinbaren Ähnlichkeit wegen ersann Herschel 1785 für solche Nebelgebilde die äußerst unglückliche Bezeichnung Planetarische Nebel (englische Einzahl bzw. Kürzel: Planetary Nebula, PN).

Die meisten Astronomen erklärten den Nebelschein damals als das gemeinsame Leuchten unzählbarer Sternchen. Jedes einzelne wäre viel zu schwach, um erspäht zu werden. Doch 1790 erblickte Herschel inmitten des Nebels NGC 1514 im Stier - heute mitunter Kristallkugelnebel (Crystal Ball Nebula) genannt - ganz klar einen einzelnen Stern. Die enorme Leuchtkraftdifferenz hätte nicht zu obigem Befund gepasst.

So hielt Herschel lieber einen Stoff von äußerster Zartheit für die Ursache des Nebelglühens: Er sprach erstmals von Gas im Weltraum. Wie Herschel meinte, würde sich dieses Gas immer mehr verdichten, um schließlich einen neuen Stern zu bilden. Tatsächlich sollte jedoch genau das Gegenteil der Fall sein.

Die Erfindung der Spektralanalyse machte deutlich: Das Spektrum von Sternen gleicht einem kontinuierlichen Regenbogenband, durchsetzt allerdings von feinen dunklen Linien. Diese Linien entpuppten sich gleichsam als die Fingerabdrücke der Elemente; sie machten chemische Fernanalysen aus vielen Lichtjahren Abstand möglich.

1864 nahm William Huggins einen von Herschel entdeckten Planetarischen Nebel ins Visier, den blaugrün schimmernden Katzenaugennebel im Sternbild Drache. Sein Spektrum sah verblüffend anders aus als das der Sterne. Statt eines Regenbogenbands bestand es aus ein paar einzelnen hellen Linien. Huggins ordnete sie einem hypothetischen, auf Erden unbekannten Element zu und taufte dieses Nebulium.

Erst 1927 wurde klar: Die Astronomen hatten es hier nicht mit einem neuen Element zu tun, sondern mit alt bekannten Elementen, die im Nebel unter extremen Bedingungen existierten. Besonders auffällig: Die grünen Linien des doppelt ionisierten Sauerstoffs (OIII) bei 493,1 nm und 495,9 nm, vor allem aber bei 500,7 nm. Dieser ionisierte Sauerstoff ist wiederum eingebettet in noch viel mächtigere Wolken aus blau-grün strahlendem Wasserstoff (H-Beta, 486 nm).

Die Ionisation setzte jedenfalls ein äußerst dünnes Nebelgas voraus.

Das anfangs mehrere zehntausend Grad heiße Antlitz des Zwergs bombadiert seine Umgebung mit UV-Strahlung. In der umgebenden Gashülle reißt die energiereiche Strahlung Elektronen aus den Atomen. Die ionisierten Atome rekombinieren mit Elektronen. Dieser Vorgang lässt das Gas aufstrahlen, macht den Planetarischen Nebel erst sichtbar. Der doppelt ionisierte Sauerstoff hat zwei Elektronen verloren und strahlt in sattem Grün.

Damit die Ionisation klappt, muss das Nebelgas unglaublich dünn sein. Auf Erden würde man von einem Ultrahochvakuum sprechen. Rasch expandierend, dünnt der Nebel weiter aus. Nach mehreren Jahrtausenden ist er zu dünn, um aus unserer Perspektive überhaupt noch erblickt zu werden.

Die Dauer des sichtbaren Nebelstadiums lässt sich in Relation zum ganzen Sternenleben mit ein oder zwei Stunden im Leben eines Menschen vergleichen. Bei einem einzigen Stern wäre es ein unfassbarer Zufall, genau jenen Moment mitzuerleben, wo er von einem Planetarischen Nebel umkränzt wird. Doch weil an die Milliarden Sterne in unserer Milchstraße existieren, machen wir in Summe tatsächlich einige Tausend dieser kurzlebigen Nebelgebilde aus.

Wir wollen allerdings festhalten: Solche Gebilde wird es nicht um jeden beliebigen Stern geben. Sterne mit mehr als acht Sonnenmassen enden als Supernovae vom Typ II. Diese hinterlassen Supernovaüberreste, aber keine Planetarischen Nebel im oben erwähnten Sinn.

Planetarische Nebel besitzen recht unterschiedliche Erscheinungsformen. Gemein ist ihnen zumeist:

Grün ist eine seltene Farbe am Himmel, wenn man nicht gerade die Planeten Uranus oder Neptun betrachtet. Umso interessanter sind die Planetarischen Nebel - sofern ihr Glanz für die farbtüchtigen Zapfen unserer Netzhaut überhaupt ausreicht. Dann erspäht man ein gespenstisches Grün, ein Türkis oder ein lebhaftes Blau.  

Meist reicht der Schimmer leider nicht. Dann muss man sich mit den Grautönen begnügen, welche die lichtempfindlicheren Stäbchen der Netzhaut liefern. Dabei wendet man gern das periphere oder indirekte Sehen an: Man starrt die Objekte nicht an, sondern blickt ganz bewusst ein wenig am Zielobjekt vorbei.

Filter erhöhen den Kontrast eines Himmelsobjekts zum Himmelshintergrund. Bei den meisten Planetarischen Nebeln empfiehlt sich der Einsatz von Grünfiltern.

Noch besser eignen sich Light-Pollution-Filter: Auch sie bevorzugen grüne Emissionen im Bereich um 500 nm, während sie z.B. das Licht von Natriumlampfen zu blockieren suchen.

Besonders dramatisch wirken UHC- oder OIII-Filter mit ihrem speziell engen Durchlassbereich bei 496 und 501 nm. Sie dunkeln den Himmelshintergrund stark ein, während das grüne Licht der meisten Planetarischen Nebel fast unbeschadet bleibt. Schwächere Sternchen entziehen sich beim Einsatz solcher Filter sogar unserem Blick.

Das betrifft dann allerdings auch den Zentralstern eines Planetarischen Nebels. Hält man den Filter zwischen Okular und Auge (normalerweise werden diese Gläser lieber ins unter Okularende geschraubt), so kann man ihn rasch in den Strahlengang schalten bzw. entfernen. Resultat: Der Zentralstern verschwindet und taucht wieder auf. Er blinkt gewissermaßen.

Berühmte Objekte für unsere Breiten sind z.B.:

Himmelsfotografen sind auch bei Planetarischen Nebeln im Vorteil. Die Liste der für sie erfassbaren Objekte ist wesentlich länger als jene für visuell arbeitende Amateure.

Manche Desktop-Planetarien erlauben es, Himmelsobjekte je nach ihrem Typ einzufärben. Das von mir favorisierte Guide von Project Pluto stellt Planetarische Nebel auf Wunsch z.B. in grüner Farbe dar. So erkennet man sofort, wo derartige Gebilde am Himmel zu finden sind (siehe folgendes Foto).

Steuert man Kamera- und Teleskop mit der Software APT (Astro Photography Tool), braucht man die entsprechende Katalogbezeichnung des Objekts (beginnend mit M, NGC oder IC) nur noch aus einer umfangreichen Liste auswählen (Ausschnitt unten). Zwei Klicks, und das Fernrohr richtet sich auf den erwünschten Nebel aus.

Aufgrund ihrer Kleinheit erfordern die allermeisten Planetarischen Nebel lange Brennweiten. Man wird also durch ein Teleskop fotografieren, mit der DSLR oder einer CCD/CMOS-Cam. Dabei sind die Verfahren der Deep Sky Fotografie gefragt.

Besonders helle Planetarische Nebeln lassen sich wahrscheinlich sogar mit einer empfindlicheren Planetenkamera einfangen; in diesem Fall wählt man statt dessen die Verfahren der Planetenfotografie.

Um Nebeldetails besser sichtbar zu machen, wird man bei der Bildbearbeitung oft das (vergrößernd wirkende) Drizzle-Verfahren einsetzen. Die hohe Brennweite bzw. das Drizzling erfordern eine besonders gute Nachführung des Teleskops.

Andererseits wirken diese Nebel oft recht hell, was die Belichtungszeit pro Bild in Grenzen hält. Doch allzu kurz darf diese nicht sein. Das in der Deep Sky Fotografie angewandte Stackingverfahren erfordert nämlich eine höhere Anzahl von Fixsternen im Bildfeld. Beim Versuch, diese einzufangen, belichtet man die Planetarischen Nebel gern über.

UHC- bzw. OIII-Filter stehlen Fixsternen sehr viel Licht. Beim Einsatz solcher Filter mag die fürs Stacking nötige Anzahl von Fixsternen daher besonders leicht unterschritten werden.