NGC 2392 – traditionell als Eskimonebel bekannt

NGC 2392 ist ein planetarischer Nebel im Sternbild Zwillinge (Gemini). Wegen seines Erscheinungsbildes auf hoch aufgelösten Aufnahmen wurde er traditionell als Eskimonebel bezeichnet; im Caldwell-Katalog trägt er die Bezeichnung Caldwell 39. Entdeckt wurde das Objekt bereits 1787 von William Herschel. Seine scheinbare Helligkeit beträgt etwa 9,2 Magnituden.

Wie bei allen planetarischen Nebeln hat der Name nichts mit Planeten zu tun. NGC 2392 entstand in einer späten Entwicklungsphase eines Sterns, der große Teile seiner äußeren Hülle in den Weltraum abgestoßen hat. Der zurückbleibende heiße Sternkern sendet intensive ultraviolette Strahlung aus. Sie ionisiert das expandierende Gas und bringt es in charakteristischen Emissionslinien zum Leuchten.

Ein kleines Objekt mit erstaunlich komplexem Aufbau

Auf meiner Aufnahme wirkt NGC 2392 zunächst ausgesprochen kompakt. Umgeben von dem großen Sternfeld nimmt der eigentliche Nebel nur einen kleinen Bereich des Bildes ein. Gerade dadurch wird deutlich, wie klein seine Winkelausdehnung am Himmel ist. Der sehr helle Stern unterhalb des Nebels verstärkt diesen Eindruck zusätzlich – der eigentliche Zentralstern von NGC 2392 befindet sich dagegen als kleiner heller Punkt genau im Zentrum des Nebels. Es ist zu berücksichtigen, dass das gezeigte Bild bereits ein Ausschnitt des eigentlichen Bilds ist. In Wirklichkeit ist der planetarische Nebel trotz der Brennweite von 2350mm optisch noch kleiner. Leider hat es bei den Aufnahmen unterschiedliche Bilddrehungen gegeben, wodurch ich das Gesamtbild croppen musste.

Die Aufnahme entstand aus Hα- und [O III]-Daten mit insgesamt rund 25 Stunden Belichtungszeit über 17 Nächte. Diese lange Belichtungszeit macht innerhalb des kleinen Nebels Strukturen sichtbar, die auf kürzer belichteten Aufnahmen leicht ineinander verschwimmen.

Besonders auffällig ist der deutlich gegliederte Aufbau: Im Zentrum liegt eine kompakte, sehr helle Region, die von einer größeren, nahezu kreisförmig erscheinenden äußeren Schale umgeben wird. Innerhalb dieser Schale sind auf meiner Aufnahme zahlreiche knotige und teilweise radial ausgerichtete Strukturen zu erkennen. Die warmen orangefarbenen Bereiche bilden dabei einen auffälligen Kontrast zum helleren inneren Nebel.

Dieses Erscheinungsbild täuscht allerdings über die tatsächliche dreidimensionale Form hinweg. Spektroskopische Untersuchungen zeigen, dass NGC 2392 eine ausgesprochen komplexe Struktur mit mehreren kinematischen Komponenten besitzt. Der Nebel wird nahezu entlang seiner Symmetrieachse betrachtet. Deshalb erscheinen Strukturen, die räumlich deutlich dreidimensional und teilweise bipolar aufgebaut sind, von der Erde aus beinahe kreisförmig. Modelle zeigen sogar eine große strukturelle Ähnlichkeit mit dem Katzenaugennebel NGC 6543 und dem Saturnnebel NGC 7009 – nur aus einer völlig anderen Blickrichtung.

Zwei Schalen – und viele kleine Strukturen

Hubble-Aufnahmen zeigen NGC 2392 als ein System aus mehreren ineinanderliegenden Strukturen. Die helle innere Region ist keine massive Kugel, sondern eine Blase aus Gas, die durch den schnellen Sternwind des Zentralsterns aufgeblasen wird. Weiter außen befindet sich eine ausgedehntere Hülle mit zahlreichen Verdichtungen. Besonders auffällig sind kleine, kometenähnliche Strukturen, deren „Schweife“ vom Zentrum des Nebels wegweisen. Ihre genaue Entstehung ist bis heute nicht vollständig geklärt; wahrscheinlich spielen Wechselwirkungen zwischen unterschiedlich schnellen Gasströmungen eine wichtige Rolle.

Ein Teil dieser unregelmäßigen Struktur lässt sich auch in meiner Aufnahme nachvollziehen. Die äußere Schale ist kein gleichmäßig leuchtender Ring. Stattdessen wechseln sich helle Verdichtungen mit dunkleren Zwischenräumen ab, und einige Strukturen scheinen radial vom Zentrum wegzulaufen. Diese feine Gliederung ist also nicht lediglich ein Ergebnis der Bildbearbeitung, sondern entspricht dem tatsächlich komplexen Aufbau des Nebels.

Warum sieht der Nebel auf meiner Aufnahme orange und bläulich aus?

Für meine Aufnahme wurden gezielt die Emissionslinien von Wasserstoff Hα und zweifach ionisiertem Sauerstoff [O III] aufgenommen. Damit lassen sich unterschiedliche physikalische Bereiche des Nebels voneinander unterscheiden.

Hα entsteht bei einer Wellenlänge von 656,3 Nanometern und zeichnet ionisierten Wasserstoff nach. In meiner Bildbearbeitung erscheinen die Hα-betonten Strukturen vor allem in warmen Orange- und Rottönen. Besonders im äußeren Ring treten dadurch zahlreiche kleine Verdichtungen hervor.

Die starke [O III]-Emission stammt dagegen von zweifach ionisiertem Sauerstoff. Sie besitzt besonders intensive Linien bei 495,9 und 500,7 Nanometern. In der Aufnahme trägt sie wesentlich zu den kühleren Farbtönen im hellen inneren Nebelbereich bei. Auch professionelle Hubble-Aufnahmen von NGC 2392 nutzen unter anderem Hα und [O III], um die unterschiedlichen Ionisationszonen sichtbar zu machen.

Die Farben einer solchen Schmalbandaufnahme sind deshalb nicht einfach als das zu verstehen, was das menschliche Auge beim Blick durch ein Teleskop sehen würde. Sie dienen zugleich dazu, die räumliche Verteilung unterschiedlicher Emissionslinien und damit verschiedene physikalische Zustände des Gases sichtbar zu machen.

Schnelle Sternwinde formen den Nebel

Die auffälligen Strukturen von NGC 2392 sind das Ergebnis verschiedener Phasen des Masseverlustes. Während einer früheren Entwicklungsphase wurde relativ langsam expandierendes Material ausgestoßen. Später traf ein wesentlich schnellerer Sternwind darauf.

NASA beschreibt für das zentrale System Sternwinde mit Geschwindigkeiten von mehreren hundert Kilometern pro Sekunde. Treffen solche schnellen Teilchenströme auf zuvor ausgestoßenes, langsameres Gas, entstehen Stoßfronten, Verdichtungen und aufgeblähte Blasen. Genau solche Prozesse tragen wesentlich zum komplexen Erscheinungsbild der inneren Region bei.

Darüber hinaus besitzt NGC 2392 schnelle, stark gebündelte Ausströmungen. Untersuchungen des Zentralbereichs weisen auf Jets mit Geschwindigkeiten von bis zu etwa 180 km/s hin. Sie sind ein weiterer Hinweis darauf, dass hinter der scheinbar runden Form wesentlich komplexere dynamische Prozesse stecken.

Im Zentrum steckt wahrscheinlich mehr als ein Stern

Besonders spannend wurde NGC 2392 durch Untersuchungen seines Zentralsterns. Lange Zeit konnte die ungewöhnlich hohe Ionisation des Nebels nicht vollständig mit den Eigenschaften des sichtbaren Zentralsterns erklärt werden.

Spektroskopische Messungen lieferten schließlich einen wichtigen Hinweis: Der Zentralstern bewegt sich periodisch. Daraus ließ sich eine Umlaufzeit von nur 1,902 Tagen ableiten. NGC 2392 besitzt demnach ein enges Doppelsternsystem. Die Untersuchungen sprechen dafür, dass der sichtbare Zentralstern von einem sehr heißen, optisch schwer nachweisbaren Weißen Zwerg begleitet wird.

Ein solches Doppelsternsystem könnte zugleich erklären, warum NGC 2392 so komplex aufgebaut ist. Die gegenseitige Beeinflussung zweier eng umeinander kreisender Sterne kann den Masseverlust stark beeinflussen und bevorzugte Richtungen für Gasströme und Jets erzeugen. Auch die fast entlang unserer Sichtlinie ausgerichtete Achse des Nebels passt zu der aus den Messungen abgeleiteten Orientierung des Doppelsternsystems.

Röntgenstrahlung aus Millionen Grad heißem Gas

NGC 2392 ist nicht nur im sichtbaren Licht interessant. Beobachtungen mit den Röntgenteleskopen Chandra und XMM-Newton zeigen energiereiche Röntgenstrahlung aus seinem Zentralbereich. Chandra-Beobachtungen weisen außerdem heißes Gas innerhalb des Nebels nach, dessen Temperatur Millionen Kelvin erreicht.

Besonders bemerkenswert ist die harte Röntgenstrahlung des Zentralsterns. Eine Analyse ergab für das dafür verantwortliche Plasma eine Temperatur von ungefähr 26 Millionen Kelvin. Als mögliche Erklärung gilt unter anderem, dass Materie innerhalb des engen Doppelsternsystems auf einen Begleitstern übertragen beziehungsweise von diesem eingefangen wird.

Damit ist das unscheinbare helle Zentrum auf meiner Aufnahme in Wirklichkeit der Schauplatz äußerst energiereicher Vorgänge.

Wie alt ist NGC 2392?

Die Entwicklung des Nebels erfolgte nicht in einem einzigen Ereignis. Nach Angaben der NASA begann der Stern bereits vor ungefähr 10.000 Jahren, größere Mengen seiner äußeren Hülle abzustoßen.

Einzelne Strukturen können jedoch wesentlich jünger sein. Kinematische Modelle haben für die innere Schale Größenordnungen von nur rund 800 Jahren ergeben. Solche Altersangaben sind modellabhängig, zeigen aber, dass wir in NGC 2392 Material aus verschiedenen Phasen des Sterbeprozesses gleichzeitig sehen.

Der Nebel ist deshalb gewissermaßen eine Momentaufnahme einer kurzen astronomischen Übergangsphase. Im Laufe der kommenden Jahrtausende werden sich seine Gashüllen immer weiter ausdehnen und verdünnen. Schließlich wird das Material im interstellaren Raum aufgehen, während die zurückbleibenden Sternreste langsam auskühlen.

Auch die Entfernung ist nicht ganz eindeutig

Bei NGC 2392 findet man je nach Quelle unterschiedliche Entfernungsangaben. NASA gibt ungefähr 5.000 Lichtjahre an.

Eine neuere, mit Gaia-EDR3-Daten kalibrierte Entfernungsbestimmung kommt auf etwa 1.313 ± 123 Parsec, entsprechend ungefähr 4.300 ± 400 Lichtjahren. Für eine aktuelle Beschreibung erscheint deshalb eine Größenordnung von ungefähr 4.000 bis 5.000 Lichtjahren sinnvoller als eine scheinbar auf wenige Lichtjahre genaue Einzelzahl.

Ein komplexer Nebel hinter einer scheinbar einfachen Form

Gerade meine Weitfeldaufnahme zeigt eine interessante Eigenschaft von NGC 2392 besonders gut: Auf den ersten Blick ist er nur ein winziges, nahezu rundes Objekt zwischen unzähligen Sternen. Erst bei genauerem Hinsehen zerfällt diese scheinbar einfache Scheibe in verschiedene Schalen, Knoten, Filamente und unterschiedlich ionisierte Gasregionen.

Hinter dieser kleinen Struktur verbirgt sich ein bemerkenswert dynamisches System: ein enges Doppelsternpaar, mehrere Generationen abgestoßener Gashüllen, schnelle Sternwinde, gebündelte Jets und Millionen Grad heißes Plasma. Die fast direkte Blickrichtung entlang seiner Symmetrieachse lässt viele dieser räumlichen Strukturen übereinanderliegen und macht NGC 2392 sowohl für die Beobachtung als auch für die Erforschung planetarischer Nebel zu einem besonders interessanten Objekt.