Die Radiogalaxie Perseus A aka NGC 1275

Im Sternbild Perseus liegt der Galaxienhaufen Abell 426, der auch als Perseus-Haufen bezeichnet wird. Die zentrale Galaxie in diesem etwa 240 Millionen Lichtjahre entfernten Haufen, ist NGC 1275. Es handelt sich um eine aktive Galaxie, die auch als prominente Radioquelle Perseus-A (3C 84) bekannt ist.

Die Haufenmitglieder streuen am Himmel über 10° weit, das Zentrum mit NGC 1275 nimmt aber nur knapp 1° in Anspruch. Summiert man die Massen der fast 1000 Galaxien in diesem Haufen, so erhält man einen Wert von 2 * 10^15 Sonnenmassen.

NGC 1275 ist ein cD-Typ, also eine Riesengalaxie, bei man davon ausgeht, dass in ihr schon Dutzende Galaxien verschmolzen sein könnten. Im Optischen ist die Flächenhelligkeit von NGC 1275 etwa 13 mag und die Ausdehnung misst man zu 2,3′ x 1,6′. Der Galaxienkern liegt bei 12 mag und die nachfolgende Abbildung zeigt das Bild des Aladin-Viewers mit NGC 1275. Man erkennt in den hinterlegten DSS-Bilddaten, dass es Filamente gibt, die faserartig das helle Umfeld der Riesengalaxie durchziehen.

Quelle: https://aladin.u-strasbg.fr/AladinLite/

Am 21.12.2021 habe ich, zusammen mit einem jungen Sternfreund aus dem Nachbarort, Felix Wenz, in einer halbwegs klaren Nacht, aber mit störenden Fast-Vollmond, die Galaxien NGC 1275 spektrometriert. Die Beobachtung erfolgt mit dem 14″-Hypergraphen und dem LISA Spektrometer.

Das Bild zeigt den Blick des LISA-Guiders und die Lage des Spaltes. Diesen habe ich in RA-Richtung über den Galaxienkern gelegt, Die Belichtungszeit dieser Guideraufnahme betrug 2 Sekunden und beim Vergleich mit dem Aladin/Simbad-Daten erkennt man, das im Bildfeld die schwächsten Sterne bis zu 16 mag reichen.

Die Beobachtung bestand aus insgesamt 6 Aufnahmen mit je 20 Minuten Belichtungszeit. Die Spektren habe ich kombiniert und dabei zuvor die Hotpixel entfernt. Ich habe dann noch einen Median 3×3 Filter benutzt, um das Rauschen etwas zu reduzieren. In BASSProjects wurde dann das Spektralprofil bestimmt und dabei der Hintergrund subtrahiert.

Die Kalibration der Spektren erfolgte mit Hilfe eines Spektrums einer Energiesparlampe. Das so gewonnene Galaxien-Spektrum ist in der folgenden Abbildung zu sehen.

Im Verlauf des Spektralprofils zeigen sich deutlich Emissionslinien. Man sieht die zwei für aktive Galaxien typischen Gruppen – einmal die blau-grüne Gruppe, die aus den Linien von H-Beta + [OIII] aufgebaut ist und auf der rechten Seite die rote Gruppe, die aus mehr Linien zusammengesetzt ist. Die intensivsten Linien sind die eng beieinanderliegenden von [NII] und H-Alpha.

Die grau eingezeichneten, vertikalen Linien mit den Elementbezeichnungen, scheinen an der „falschen“ Position zu liegen. Dies ist aber kein Fehler, sondern hier zeigt sich die Rotverschiebung von NGC 1275. Die gemessenen Liniengruppen sind nach rechts verschoben, zum Roten, zu längeren Wellenlängen hin.

Man kann nun die Lage der Linien messen und aus ihrer Verschiebung zur Ruhewellenlänge, den zugehörigen Faktor v/c ableiten. Dieser drückt ihre Geschwindigkeit als Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit aus.

Es gibt nun mehrere Linien, für die man dieses Verfahren anwenden kann und am einfachsten kann man dies mit einer Tabellenkalkulation festhalten, da man so aus mehreren Messungen leicht den Mittelwert der Geschwindigkeit von NGC 1275 bestimmen kann.

Man bestimmt so für NGC 1275 die Fluchtgeschwindigkeit von 5.292 km/s. Den Fehler dieser Messung kann man mit knapp 50 km/s angeben, das passt auch gut zum Ablesefehler meiner Spektren, der bei den schwachen Objekten knapp unter 40 km/s liegt. Die baryzentrische Korrektur lag bei 14.7 km/s.

Die Literaturangabe von NGC 1275 ist um 28 km/s geringer und so weicht meine Messung nur 0.52 % davon ab. Das Ganze klappt deshalb so gut, weil man bei NGC 1275 durch mehrere Linien mehrere Messpunkte zur Verfügung hatte. Ohne Linien wäre eine Geschwindigkeitsmessung kaum realisierbar – auch wenn das Prinzip der Rotverschiebung auch das Kontinuum betrifft.

Es ist nun interessant, wenn man das gemessene Spektrum um die gemessene Geschwindigkeit nach links verschiebt. Damit setzt man quasi die Rotverschiebung auf Null und die Lage der Linien ist die der jeweiligen Ruhewellenlänge.

Die Abbildungen zeigen das ursprüngliche und das um 5.292 km/s verschobene Profil. Die zwei Gruppen sind dabei vergrößert dargestellt, dann lassen sich auch die Elementbezeichnungen besser ablesen.

Was ist schon sagen kann, ist, dass es zu NGC 1275 noch einen Folgeartikel geben wird. In diesem werde ich die Lage der roten Liniengruppe genauer untersuchen. Diese ist derart hell, dass im Spektrum auch Signal rechts und links des Galaxienkerns aufgenommen werden konnte.

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