... in a Nutshell

Astronomie in a Nutshell

Dies ist eine kurze Einführung in die Astronomie für solche Besucher meiner Astro-Seiten die bislang wenig mit Astronomie bzw Astrofotografie zu tun hatten. Ziel dieses kurzen Abrisses ist es, dem Betrachter, der sich ansonsten alleingelassen fühlt, ein gewisses Grundverständnis der Astronomie zu geben, damit er bzw sie dass was man auf den Bildern sieht besser einordnen kann. Aber ohne lange Vorrede direkt rein ins Sternengewusel.

Wenn wir mit den blossen Augen in den Sternenhimmel schauen, sehen wir unseren Mond, manchmal Venus, Mars und Jupiter - Planeten unserer Sonne und natürlich Sterne, die alle zu unserer Heimatgalaxie der Milchstrasse gehören. Bis Anfang der 1920iger-Jahre wusste man nicht, dass es neben unserer Galaxie noch abermilliarden anderer Galaxien gibt. Erst der Astronom Edwin Hubble öffnete unseren bis dahin auf die Milchstrasse beschränkten Horizont.

Damit haben wir drei Klassen von Objekten die uns geläufig sind und die man in meinen Bildern betrachten kann und zwar Planeten, Sterne und unsere Milchstrasse eine Galaxie. Zwischen den einzelnen Objekten seien es nun Planeten, Sterne oder gar Galaxien befinden sich gigantisch große leere Bereiche. Zur Verdeutlichung eine Analogie - könnte man die Körner einer Messerspitze Salz im Kölner-Dom gleichmäßig auf den Raum verteilen erhält man eine Vorstellung von der Leere des Raumes zwischen den einzelnen Objekten.

Kuckt man durch ein Teleskop kann man aber noch einige andere Dinge am Nachthimmel sehen. Sternhaufen, hier unterscheidet man in Offene-Sternhaufen und Kugel-Sternhaufen und Nebel, hier unterscheidet man in Planetarische-Nebel, Emissions-Nebel und Reflektions-Nebel. Somit haben wir folgende Kategorien von Ojekten die man am Himmel beobachten kann:

#	Galaxien
#	Sterne	Offene Sternhaufen	Kugel Sternhaufen
#	Planetarische-Nebel	Emissions-Nebel	Reflektions-Nebel
#	Planeten	Monde (der Planeten)

Der Vollständigkeithalber seien noch die kleineren Objekte wie Asteroiden, Kometen etc. genannt die wir hier aber nicht betrachten wollen.

Obige Objekte sind alle in Katalogen zusammengefasst, einer der bekanntesten ist der von Charles Messier der 101 Objekte des Sternhimmels umfasst, nummeriert von M1 bis M101. Es gibt aber noch eine Vielzahl anderer Kataloge wie der NGC - Katalog (new general catalogue) etc.. Jedes meiner Bilder enthält deshalb die entsprechende Katalognummer des gezeigten Objektes.

Im Folgenden eine kurze Erklärung und ein Bild zu jedem der genannten Objekte.

Galaxien

Eine Galaxie ist eine durch Gravitation zusammengehaltene große Ansammlung von Sternen, Planetensystemen, Gasnebeln, Staubwolken, Dunkler Materie und sonstigen astronomischen Objekten. Ihr Durchmesser kann mehrere hunderttausend Lichtjahre betragen. Während große Galaxien häufig die Struktur von Spiralen ausbilden, sind Zwerggalaxien zumeist von irregulärem Typ. Daneben existieren weitere Arten und Formen. Die Milchstraße, Heimatgalaxie unseres Sonnensystems, ist eine Balkenspirale von rund 1,5 Billionen Sonnenmassen mit etwa 250 Milliarden Sternen. Von der Erde aus lassen sich mit aktueller Technik mehr als 50 Milliarden Galaxien beobachten. Seit 2016 geht die Forschung davon aus, dass sich im beobachtbaren Universum ca. eine Billion Galaxien befinden. (aus Wikipedia)

Die Milchstraße, auch Galaxis, ist die Galaxie, in der sich das Sonnensystem mit der Erde befindet. Entsprechend ihrer Form als flache Scheibe, die aus Hunderten von Milliarden Sternen besteht, ist die Milchstraße von der Erde aus als bandförmige Aufhellung am Nachthimmel sichtbar, die sich über 360° erstreckt. Die Sonne umkreist das Zentrum des Milchstraßensystems in einem Abstand von 25.000 bis 28.000 Lichtjahren und befindet sich nördlich der Mittelebene der galaktischen Scheibe innerhalb des Orionarms in einem weitgehend staubfreien Raumgebiet, das als Lokale Blase bekannt ist. Um das Milchstraßensystem herum sind einige Zwerggalaxien versammelt. Die bekanntesten davon sind die Große und die Kleine Magellansche Wolke, mit denen das Milchstraßensystem über eine etwa 300.000 Lichtjahre lange Wasserstoffgasbrücke, den Magellanschen Strom, verbunden ist. Die dem Milchstraßensystem am nächsten gelegene Galaxie ist der Canis-Major-Zwerg, mit einer Entfernung von 42.000 Lichtjahren vom Zentrum des Milchstraßensystems und 25.000 Lichtjahren vom Sonnensystem. Mit der Andromedagalaxie, dem Dreiecksnebel und einigen anderen kleineren Galaxien bildet das Milchstraßensystem die Lokale Gruppe, deren massereichste Galaxie die Milchstraße ist. Die Lokale Gruppe ist Bestandteil des Virgo-Superhaufens, der nach dem Virgohaufen in seinem Zentrum benannt ist. (aus Wikipedia)

Sterne, Offene Sternhaufen und Kugelsternhaufen

Sterne, die Sonne ist der Stern, der der Erde am nächsten ist und das Zentrum des Sonnensystems bildet. Sie ist ein durchschnittlich großer Stern im äußeren Drittel der Milchstraße. Die Sonne ist ein Zwergstern (Gelber Zwerg), der sich im Entwicklungsstadium der Hauptreihe befindet. Sie enthält 99,86 % der Masse des Sonnensystems. Ihr Durchmesser ist mit 1,4 Millionen Kilometern etwa 110-mal so groß wie der der Erde. Die Oberfläche der Sonne zeigt eine wechselnde Zahl von Sonnenflecken, die in Zusammenhang mit starken Magnetfeldern stehen. Sie werden neben weiteren Phänomenen als Sonnenaktivität bezeichnet. Die Sonnenstrahlung ist eine der Grundvoraussetzungen für die Entwicklung und den Erhalt des Lebens auf der Erde. Die durch die Sonnenstrahlung freigesetzte Energie beruht auf der Kernfusion von Wasserstoff zu Helium, das sogenannte Wasserstoffbrennen in der Proton-Proton-Reaktion. (aus Wikipedia)

Sterne entstehen aus Gaswolken – in bestimmten Gebieten (H-II-Gebiet) aus gasförmigen Molekülwolken – durch lokale starke Verdichtung in mehreren Phasen. Sie werden von der Schwerkraft ihrer eigenen Masse zusammengehalten und sind daher annähernd kugelförmig. Während ein Stern im Inneren mehrere Millionen Grad heiß ist (beim Kern der Sonne knapp 16.000.000 Kelvin), liegt bei den meisten die Oberflächentemperatur etwa zwischen 2.000 K und 20.000 K. Von der glühenden Sternoberfläche geht nicht nur eine intensive Strahlung wie Licht aus, sondern auch ein Strom geladener Plasmateilchen (Sternwind) weit in den Raum und bildet so eine Astrosphäre. Sterne können sich in Masse und Volumen erheblich unterscheiden, wie auch hinsichtlich Leuchtkraft und Farbe; im Verlauf der Entwicklung eines Sterns verändern sich diese Eigenschaften. Eine orientierende Klassifizierung der Sterne wird schon allein mit den beiden Merkmalen absolute Helligkeit und Spektraltyp möglich. Die Eigenschaften von Sternen sind auch von Bedeutung bei der Frage, ob ein sie umkreisender Planet Leben tragen könnte oder nicht. Der erdnächste Stern ist die Sonne. Der nächste Fixstern in klassischem Sinn ist Proxima Centauri, er befindet sich in einer Entfernung von 4,22 Lichtjahren (Lj). Der nach der Sonne am hellsten erscheinende Stern ist Sirius mit einer scheinbaren Helligkeit von −1,46m, gefolgt von etwa 20 Sternen erster Größe. Die Leuchtkraft des 8,6 Lj entfernten Sirius ist etwa 25-mal stärker als die der Sonne, aber über tausendmal schwächer als die des Sterns Deneb (im Sternbild Schwan). Alle mit bloßem Auge erkennbaren Sterne gehören der Milchstraße an. Sie konzentrieren sich – zusammen mit über 100 Milliarden schwächeren, freiäugig nicht sichtbaren Sternen – in einem Band quer über den Nachthimmel, das die Ebene der Milchstraße markiert. (aus Wikipedia)

Offene-Sternhaufen, offene Sternhaufen stellen eher lockere Ansammlungen von Sternen dar, die aus großen Molekülwolken (Gas und Staub) gemeinsam entstanden sind. Dennoch lösen sie sich meistens mit der Zeit auf, weil ihre Eigenbewegungen etwas verschieden sind. Daher sind viele offene Sternhaufen „astronomisch junge“ Objekte von einem Alter bis zu einigen hundert Millionen Jahren. Sie besitzen noch viele junge, massereiche Sterne, die durch ihre hohe Temperatur vor allem im weiß-blauen Licht strahlen. Einer der bekanntesten Offenen Sternhaufen sind die Plejaden auch Siebengestirn gennant. (aus Wikipedia)
Ein sehr typischer Offener-Sternhaufen ist der doppel Sternhaufen H+Chi - Persei (siehe Bild unten links).
Kugelsternhaufen, bei den wesentlich sternreicheren Kugelhaufen geht man oft auch von einer gemeinsamen Sternentstehung aus; aufgrund der Gravitation bleiben die Sterne aneinander gebunden. Kugelsternhaufen umgeben die Galaxis in größerer Entfernung und sind wesentlich älter als die offenen Sternhaufen. Das Alter vieler Kugelsternhaufen liegt in der Größenordnung von 10 Milliarden Jahren (das Alter des Universums wird auf 13,8 Mrd. Jahre geschätzt). Der hellste mit freiem Auge beobachtbare Kugelsternhaufen ist Omega Centauri und liegt auf der Südhalbkugel des Sternenhimmels. (aus Wikipedia)
Im Bild unten rechts ist der Kugelsternhaufen 47-Tukan zu sehen.

Planetarische-Nebel, Emissions-Nebel und Reflektions-Nebel

Planetarische-Nebel, ein planetarischer Nebel ist ein astronomisches Objekt aus der Kategorie der Nebel, bestehend aus einer Hülle aus Gas und Plasma, die von einem alten Stern am Ende seiner Entwicklung abgestoßen wurde. Der Name ist historisch bedingt und irreführend, denn diese Nebel haben nichts mit Planeten zu tun. Die Bezeichnung stammt daher, dass sie im Teleskop meist kugelförmig erscheinen und wie ferne Gasplaneten aussehen. Die Lebensdauer planetarischer Nebel ist meist nicht größer als einige zehntausend Jahre. Das ist kurz im Vergleich zu einem „Sternenleben“ mit vielen Millionen bis mehreren Milliarden Jahren. Im interstellaren Umfeld der Erde sind in der Galaxis, dem Milchstraßensystem, insgesamt rund 1500 Exemplare bekannt. Planetarische Nebel spielen eine entscheidende Rolle in der chemischen Evolution der Galaxis, da das abgestoßene Material die interstellare Materie mit schweren Elementen wie Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Calcium und anderen Reaktionsprodukten der stellaren Kernfusion anreichert. Mit dem Hubble-Weltraumteleskop wurden Aufnahmen vieler planetarischer Nebel angefertigt. Ein Fünftel der Nebel hat eine kugelförmige Gestalt. Die Mehrzahl ist jedoch komplex aufgebaut und weist unterschiedliche Formen auf. Die Mechanismen der Formgebung sind noch nicht genau bekannt. Mögliche Ursachen könnten Begleitsterne, Sternwinde oder Magnetfelder sein. (aus Wikipedia)

Planetarische Nebel sind im Allgemeinen schwach leuchtende Objekte und deshalb mit dem bloßen Auge nicht beobachtbar. Planetarische Nebel stellen das Endstadium eines durchschnittlichen Sterns wie unserer Sonne dar. Nach mehreren Milliarden Jahren sind die Wasserstoffvorräte im Kern des Sterns verbraucht. Der Strahlungsdruck lässt nach, der Kern wird durch die Gravitationskräfte komprimiert und heizt sich auf. Die Temperatur im Kern steigt in dieser Phase von 15 Millionen auf 100 Millionen Kelvin an. Im Kern fusioniert nun Helium zu Kohlenstoff und Sauerstoff, in der „Schale“ um den Kern fusioniert Wasserstoff zu Helium. Als Folge dehnt sich die Hülle des Sterns stark aus, er tritt in das Stadium eines Roten Riesen ein. Die genannte Heliumfusion ist sehr temperaturempfindlich dies macht den Stern sehr instabil. Die Folge ist eine starke Pulsation (periodische Schwankung), die manchmal stark genug ist, um die ganze Sternatmosphäre in den Weltraum zu schleudern. Das Gas der Sternhülle dehnt sich anfangs mit einer Geschwindigkeit von 20 bis 40 km/s aus und besitzt eine Temperatur von etwa 10.000 K. Dieser vergleichsweise langsame Sternwind bildet die Hauptmasse des Nebels. In dem Maße, in dem der Stern nach und nach seine äußeren Hüllen verliert und den immer heißeren Kern freilegt, wechselt seine Farbe von orange über gelb bis hin zu weiß und schließlich blau. Wenn die freigelegte Oberfläche rund 30.000 K heiß ist, werden genug hochenergetische ultraviolette Photonen ausgesendet um das zuvor ausgeworfene Gas zu ionisieren. Die Gashülle wird dadurch als planetarischer Nebel sichtbar. Der Stern im Zentrum hat das Stadium eines Weißen Zwerges erreicht. (aus Wikipedia)

Emissions-Nebel, als Emissionsnebel (lat. emittere „aussenden“, „herauslassen“) werden in der Astronomie Wolken interstellaren Gases (Nebel) bezeichnet, die Licht in verschiedensten Farben emittieren. Darin unterscheiden sie sich von Reflexionsnebeln, die lediglich eingestrahltes Licht reflektieren. Die Energiequelle, die den Nebel zum Leuchten anregt, sind meist hochenergetische Photonen eines oder mehrerer benachbarter heißer Sterne. Diese vor allem im UV strahlenden Sterne sind für das Auge nicht immer sichtbar. Die Sterne, die für das Leuchten der Emissionsnebel verantwortlich sind, sind meist heiße, junge Sterne der Spektralklassen O, B oder A, da nur sie die notwendige energiereiche Strahlung emittieren können. Meist handelt es sich bei den Nebeln um die Überreste der Gaswolken, aus denen diese Sterne entstanden sind. Diese Art von Emissionsnebeln sind häufig H-II-Gebiete, d. h. Gebiete, in denen Wasserstoff ionisiert vorkommt. Ebenfalls zu den Emissionsnebeln gehören prinzipbedingt die planetarischen Nebel, bei denen allerdings ein heißer weißer Zwerg, also der Überrest eines Sterns, mit seiner intensiven UV-Strahlung für das Leuchten sorgt. Hier besteht der Nebel aus den abgestoßenen äußeren Gashüllen des früheren Sterns. Schöne Beispiele für Emissionsnebel sind der Lagunennebel M 8 und der Orionnebel M 42. Emissionsnebel enthalten oftmals dunklere Regionen, wo dichte Staubwolken, so genannte Dunkelwolken, kein Licht hindurchlassen. Solche Kombination von Emissionsnebeln und Dunkelwolken ergeben interessant aussehende Objekte, so z. B. beim Cygnus-Wall der ein Teil des Nordamerikanebels ist NGC 7000 (unten links). (aus Wikipedia)

Reflektions-Nebel, als Reflexionsnebel bezeichnet man in der Astronomie Wolken (Nebel) interstellaren Staubs, die das Licht benachbarter Sterne „reflektieren“, genau genommen jedoch streuen. Anders als bei Emissionsnebeln sind die Sterne in Reflexionsnebeln nicht heiß genug, um das Material zu ionisieren, bewirken also kein Eigenleuchten des Nebels. Stattdessen wird das Sternenlicht an den mikroskopischen Nebelpartikeln gestreut, wodurch der Nebel erst sichtbar wird. Das Spektrum des Reflexionsnebels gleicht daher dem der einstrahlenden Sterne. Reflexionsnebel erscheinen meist blau, da blaues Licht stärker gestreut wird als rotes; ein ähnlicher Effekt sorgt für die blaue Farbe des Himmels. Unter den Nebelpartikeln befinden sich viele Kohlenstoffverbindungen (u. a. Diamantstaub), aber auch solche anderer Elemente, insbesondere von Eisen und Nickel. Ca. 500 Reflexionsnebel sind bekannt. Besonders prachtvoll sind die bläulichen Reflexionsnebel, die sich um die Sterne der Plejaden M 45 oder des Iris-Nebel NGC7023 befinden (unten rechts). (aus Wikipedia)

Planeten und Monde der Planeten

Ein Planet ist nach traditioneller Sicht einer der acht oder neun großen Himmelskörper im Sonnensystem, welche die Sonne auf kreisähnlichen Bahnen umrunden. Ihre Umlaufzeiten liegen zwischen 88 Tagen (Merkur) und 165 Jahren (Neptun) bzw. 248 Jahren (Pluto). Die Sonne ist der Zentralstern des Sonnensystems. In der Reihenfolge ihres Abstands von der Sonne folgen die terrestrischen Planeten Merkur, Venus, Erde und Mars, die den inneren Teil des Planetensystems ausmachen. Den äußeren Teil bilden die Gasplaneten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Weitere Begleiter der Sonne sind neben Zwergplaneten Millionen von Asteroiden (auch Planetoiden oder Kleinplaneten genannt) und Kometen, die vorwiegend in drei Kleinkörperzonen des Sonnensystems um die Sonne kreisen: dem Asteroidengürtel zwischen den inneren und den äußeren Planeten, dem Kuipergürtel jenseits der äußeren Planeten und der Oortschen Wolke ganz außen. (aus Wikipedia)