Verständnisfrage

[Philipp R.]

Hallo zusammen,

ich grüble seit längerer Zeit über die visuelle Sichtbarkeit von Emissions- bzw. Reflexionsnebeln aus näherer Entfernung. Wenn man sich zum Beispiel auf einem hypothetischen Planeten in Umlaufbahn um Sigma Orionis befände, könnte man dann auf der Nachtseite das H-II-Rot des Pferdekopfnebels am Himmel sehen?
Diese Nebel haben ja eine sehr geringe Moleküldichte, so dass ich mir vorstellen könnte, dass die daraus resultierende Photonendichte aus relativer Nähe betrachtet gar nicht hinreicht für das menschliche Auge. Erst wenn man schräg in die Molekülmassen hineinblickt und damit viele Moleküle bzw. Emissionsereignisse hintereinanderstehend im Sichtfeld hat, könnte es vielleicht reichen. Daraus würde sich dann ein Eindruck ergeben, dass in gewisse Blickrichtungen das Rot von flau zu kräftig zunehmend besser wahrnehmbar wird.

Und wir profitieren mit unseren Teleskopen von einer scheinbar homogenen Photonendichte aufgrund der großen Entfernung, die den Nebel kompakt erscheinen lässt?

Ich bin mir mit diesen Überlegungen sehr unsicher. Hat sich jemand diesbezüglich schon einmal Gedanken gemacht, oder weiß, wo man sowas nachliest oder wie man es berechnet?
Liebe Grüße 
Philipp

[Christoph]

Hallo Philipp,
so würde ich das auch sagen:
in der Nähe des Pferdekopfnebels würden wir ihn wohl kaum wahrnehmen.
Vor lauter Bäume sieht man den Wald nicht. 

Wahrscheinlich wäre aber unser ganzer Himmel leicht gerötet, ohne das wir das gleich und ohne weiteres feststellen könnten. Wir würden vor lauter H-alpha am Himmel nicht gleich sehen, es sei denn, wir machen mal eine Spektroskopie vom Himmelshintergrund (sehr schwer, geht aber).

[Andreas Paul]

Hallo Philipp,

eine Lichterscheinung von ausreichender Leuchtdichte und -stärke wäre wahrnehmbar.
Bewußt schreibe ich "Lichterscheinung".

Gase in angeregtem Zustand senden ein Linienspektrum aus. Die Anregung erfolgt durch
Energiezufuhr, z.B. ionisierende Strahlung, thermisch oder elektrisch.
Dabei springen Elektronen aus ihrer Bahn. Und dann wieder zurück. Dabei werden Photonen 
von charakteristischer Wellenlänge ausgesendet. Der Begriff dafür ist Rekombinationsleuchten.
Die Wellenlängen liegen je nach Anregungsenergie im sichtbaren Bereich des Spektrums
oder/und in unsichtbaren Bereichen.

Schick daran ist, daß jedes Gasförmige Element (auch Metalldämpfe) ein charakteristisches
Spektrum aussendet. Und somit durch Spektralanalyse auf das Vorhandensein von Elementen
geschlossen werden kann. Das macht sich die Astrophysik zunutze.
Aus der Art der Spektren kann auch auf die Anregungsenergie rückgeschlossen werden.
Bei astrophysikalischen Prozessen auf die Temperatur.

Für Wasserstoff ist das in der de.Wikipedia beschrieben: https://de.wikipedia.org/wiki/Balmer-Serie
Aus dem Diagramm dort geht der Zusammenhang zwischen Anregungs-Energie-Niveau und
emittiertem Spektrum hervor. Das ist Stoff im fortgeschrittenen Physikunterricht der Oberstufe.

Auf der Seite ist auch ein Bild der Linien des sichtbaren Balmer-Spektrums. Für das Auge
ergibt das rosafarbenes Licht. Das wäre dann also visuell wahrzunehmen. Das sieht so aus:

   
Sichtbares Emissions-Spektrum von Wasserstoff.

   
Das sichtbare Spektrum von Sauerstoff.

Die beiden Bilder sind auf dem Küchentisch entstanden. Mit Spektralröhren, betrieben
mit einem kleinen Funkeninduktor, der ausreichend Hochspannung liefert.

Viele Grüße,
Andreas, Physik-Nerd ... :-)

[Philipp R.]

Hallo Philipp,
so würde ich das auch sagen:
in der Nähe des Pferdekopfnebels würden wir ihn wohl kaum wahrnehmen.
Vor lauter Bäume sieht man den Wald nicht. 

Wahrscheinlich wäre aber unser ganzer Himmel leicht gerötet, ohne das wir das gleich und ohne weiteres feststellen könnten. Wir würden vor lauter H-alpha am Himmel nicht gleich sehen, es sei denn, wir machen mal eine Spektroskopie vom Himmelshintergrund (sehr schwer, geht aber).

Das ist doch vom ästhetischen Standpunkt aus äußerst interessant: Wir beobachten bzw. fotografieren Objekte, die so herzzerreißend schön anzusehen sind, dass man gerne in sie eintauchen würde, um sie noch mehr zu genießen und noch genauer zu betrachten. Aber genau das funktioniert nicht (oder eben nur schlecht): Der überwältigende Eindruck entsteht erst, weil sie so weit entfernt sind. Unerreichbarkeit und Schönheit bedingen einander und erst durch ihre gewaltige Distanz werden die Objekte für uns in Szene gesetzt. Da hauts einem den Vogel raus…

[Philipp R.]

Hallo Philipp,

eine Lichterscheinung von ausreichender Leuchtdichte und -stärke wäre wahrnehmbar.
Bewußt schreibe ich "Lichterscheinung".

…

Auf der Seite ist auch ein Bild der Linien des sichtbaren Balmer-Spektrums. Für das Auge
ergibt das rosafarbenes Licht. Das wäre dann also visuell wahrzunehmen. Das sieht so aus:


Sichtbares Emissions-Spektrum von Wasserstoff.


Das sichtbare Spektrum von Sauerstoff.

Die beiden Bilder sind auf dem Küchentisch entstanden. Mit Spektralröhren, betrieben
mit einem kleinen Funkeninduktor, der ausreichend Hochspannung liefert.

Beeindruckendes Licht!! Verwendet man sowas zur Farbkalibrierung von Astrofotos?

[Andreas Paul]

Beeindruckendes Licht!! Verwendet man sowas zur Farbkalibrierung von Astrofotos?

Hallo Philipp,
nein. Das zählt zur Kategorie Physikalisches Spielzeug.
Es ist die Faszination Physik und die Freude an den besonderen Farben.
Dereinst (und vereinzelt heute noch) funktionierte Lichtreklame nach diesem Prinzip.
Viele Grüße,
Andreas

[Philipp R.]

Zum Thema Leuchtdichte: mir ist gerade eben klar geworden, dass das genau der Grund sein dürfte, warum wir viele Planetarische Nebel als Ringe oder zumindest ringförmige Strukturen wahrnehmen. Eigentlich sind es Kugeln, aber nur am Rand, wenn man tangential auf die Gasmassen blickt, reicht die Leuchtdichte für die Wahrnehmung.
So gehen einem hier die Lichter auf… sehr schön bei euch im Forum!!

[Christoph]

Dafür ist das Forum (auch) da!

[Andreas Paul]

Hallo Philipp,

coole Schlußfolgerung. So war mir das bislang garnicht klar. Logisch ...

Viele Grüße,
Andreas