Als er één deep-sky object bestaat waarvan de bijnaam perfect past bij wat je door een telescoop of op een astrofoto ziet, dan is het wel NGC 2359. De Helm van Thor (Thors' Helmet), vernoemd naar de Noorse god van de donder, is een van de meest fotogenieke en wetenschappelijk fascinerende emissinevels aan de nachtelijke hemel. Met zijn karakteristieke bolvormige "helm" geflankeerd door twee uitgestrekte "vleugels" of "hoorns" lijkt het alsof de hemel zelf een wapenrusting draagt. Maar achter die mythologische schoonheid schuilt een verhaal van kosmisch geweld, extreme sterrenfysica en onvermijdelijke ondergang.
Ontdekking
NGC 2359 werd ontdekt door de Duits-Britse astronoom William Herschel op 31 januari 1785. Herschel, die ook de planeet Uranus ontdekte en honderden nevelobjecten in kaart bracht, registreerde het object als onderdeel van zijn uitgebreide catalogus van nevels en sterrenhopen. Het werd later opgenomen in de New General Catalogue, de NGC, die in 1888 werd gepubliceerd door John Louis Emil Dreyer, op basis van Herschels werk en latere aanvullingen. In oudere literatuur en catalogi duikt het object ook op onder de aanduidingen Sharpless 2-298 (of Sh2-298) en LBN 1041. Elk van deze catalogi benaderde het object vanuit een ander perspectief: Sharpless klasseerde het als een H-II-gebied (een ionisatienevel), terwijl de LBN-catalogus van Lynds het opnam als een heldere nevel. Die veelvoud aan classificaties vertelt al iets over de complexiteit van dit object, het laat zich niet zomaar in één hokje duwen.
Locatie aan de hemel
NGC 2359 bevindt zich in het sterrenbeeld Canis Major, de Grote Hond, een sterrenbeeld dat prominent aanwezig is aan de winterhemel op het noordelijk halfrond en de zomerhemel op het zuidelijk halfrond. Het object ligt op een rechte klimming van ongeveer 7u 18m 30s en een declinatie van -13° 13', wat het relatief laag aan de hemel plaatst voor waarnemers op gematigde noordelijke breedtegraden, maar zeker niet onbereikbaar. De afstand tot NGC 2359 is een onderwerp dat in de loop der jaren verfijnd is. Moderne schattingen plaatsen het object op ongeveer 11.000 tot 15.000 lichtjaar van de Aarde, met de meest geciteerde waarden rond de 12.000 lichtjaar. Op die afstand heeft de nevel een fysieke diameter van ruwweg 30 lichtjaar voor het centrale, compacte deel, terwijl de totale structuur inclusief de omliggende gasschillen zich uitstrekt over een gebied van meer dan 50 lichtjaar. Qua schijnbare grootte aan de hemel beslaat het hoofdgedeelte van de helm ongeveer 8 bij 6 boogminuten, met de flauwere omliggende structuren die nog verder reiken. Ter vergelijking: de volle maan heeft een diameter van 30 boogminuten, wat betekent dat NGC 2359 hemelsbreed roughly een kwart van de maan beslaat, groot genoeg voor een telescoop met een matige brandpuntsafstand om de interne structuur te beginnen oplossen.
Het centrale hart: een Wolf-Rayet ster
Het ware geheim van de Helm van Thor schuilt in zijn hart. De nevel wordt verlicht en in stand gehouden door één enkele, buitengewoon krachtige ster: WR 7, ook aangeduid als HD 56925. Dit is een Wolf-Rayet ster, en die classificatie is van cruciaal belang om te begrijpen waarom NGC 2359 er uitziet zoals het eruitziet. Wolf-Rayet sterren zijn de meest extreme, lichtgevende en massieve sterren die we kennen. Ze zijn vernoemd naar de Franse astronomen Charles Wolf en Georges Rayet, die dit type ster in 1867 voor het eerst beschreven op basis van karakteristieke brede emissielijnen in hun spectrum. WR 7 heeft een massa van naar schatting 16 tot 20 zonsmassa's, een oppervlaktetemperatuur van maar liefst 112.000 Kelvin, ter vergelijking, de zon heeft een oppervlaktetemperatuur van slechts 5.778 Kelvin, en een lichtkracht die meer dan 630.000 maal die van de zon bedraagt. Wat Wolf-Rayet sterren zo uniek maakt, is hun woest krachtige stellaire wind. WR 7 blaast een constante stroom van geladen deeltjes de ruimte in met een snelheid van meer dan 1.500 kilometer per seconde, dat is circa 0,5% van de lichtsnelheid. Deze wind transporteert massa met een snelheid die ruwweg tien miljoen maal groter is dan de zonnewind. Die razende wind is de architecte van de Helm van Thor: zij heeft de omringende interstellaire materie weggeblazen, samengeperst en verwarmd, waardoor de karakteristieke blaasstructuur is ontstaan die we vandaag bewonderen. WR 7 behoort tot de subklasse WN4, waarbij de "N" staat voor stikstof, de dominante component in het uitgestoten materiaal naast helium en waterstof. Dit onderscheidt het van de koolstofrijke WC-subklasse. De stikstofemissielijnen zijn ook verantwoordelijk voor de sterke gloed die de nevel uitstraalt in het OIII-filter en specifieke H-alfa-golflengtes.
Een windgeblazen bel
NGC 2359 is wat astronomen een windgeblazen bel noemen, of in het Engels een "wind-blown bubble." De vorming van zulke structuren verloopt in grote lijnen als volgt: een massieve ster bereikt in zijn evolutie een fase waarin hij enorme hoeveelheden massa verliest via een krachtige stellaire wind. Die wind botst op het omringende interstellaire medium, het gas en stof dat tussen sterren aanwezig is, en duwt dit materiaal voor zich uit. De resulterende structuur lijkt op een zeepbel: aan de binnenkant ijl heet gas, aan de buitenkant een dichte, samengeperste schil van materiaal. In het geval van NGC 2359 is de situatie iets complexer dan een perfecte bol. De nevel heeft een duidelijk assymetrische vorm, en de "vleugels" of "hoorns" die de helm zijn karakteristieke uitstraling geven, zijn waarschijnlijk het gevolg van interacties met dichtheidsvariaties in het omringende interstellaire medium. Waar het gas rondom de ster ijler is, heeft de wind verder kunnen reiken en zijn de flauwere uitlopers gevormd. Waar het omringende medium dichter is, werd de wind afgeremd en ontstonden de compactere, heldere randen van de helm. Er is ook sterk bewijs dat NGC 2359 deels overlapt met of interacteert met een groter, ouder H-II-gebied in dezelfde regio van de melkweg. De complexe gasdynamiek die hieruit voortvloeit draagt bij aan de rijke filamenteuze structuur die astrofotografen zo betovert.
Visuele waarneming: wat verwacht je te zien?
Visueel is NGC 2359 een uitdagend maar bevredigend object. Met een kleine telescoop van 80 tot 100 mm en een OIII-filter is de centrale "helm" zichtbaar als een vaag, enigszins ovaal lichtpluimpje met een iets helderdere kern. Bij grotere instrumenten van 200 mm en meer beginnen de structurele details zichtbaar te worden: de bochtige, filamenteuze randen van de bel, de iets helderdere centrale regio en onder goede omstandigheden ook aanwijzingen van de omliggende "vleugels." Een OIII-filter is vrijwel onmisbaar voor visuele waarneming: het verhoogt het contrast dramatisch door het overgrote deel van het lichtspectrum te blokkeren en alleen de sterke OIII-emissie door te laten. Zonder filter verliest de nevel zich al snel in de achtergrondglow van de melkweg, zeker voor waarnemers op gematigde noordelijke breedten waar het object laag aan de horizon staat. De beste periode voor waarneming vanuit West-Europa en Noord-Amerika is van december tot maart, wanneer Canis Major 's avonds en 's nachts bovenaan staat. Voor waarnemers in België en Nederland bereikt het object een maximale hoogte van slechts circa 25 tot 30 graden boven de zuidelijke horizon, wat atmosferische onrust en roodwaarschuwingen doet toenemen. Vanuit het zuiden van Europa, Noord-Afrika of nog zuidelijker gelegen plaatsen zijn de omstandigheden uiteraard aanzienlijk gunstiger.
Astrofotografie: een paradepaardje van de winterhemel
In de wereld van de astrofotografie heeft NGC 2359 de status bereikt van een must-photograph object, vergelijkbaar met de Crabbennevel (M1), de Orionnevel (M42) of de Vlindercluster. De combinatie van heldere emissie, uitgesproken structuur en mythologische uitstraling maakt het een object dat zowel beginners als gevorderde astrofotografen telkens opnieuw weet te verleiden. Voor een kwalitatief goede foto heb je met een small refractor of een 80 tot 100 mm apo-refractor bij een brandpuntsafstand van 400 tot 600 mm al een prima invalshoek: de helm vult het beeld fraai zonder te klein te zijn. Met langere brandpuntsafstanden van 800 tot 1200 mm haal je meer detail in de centrale structuren naar boven, maar let op dat de flauwere omliggende structuren dan buiten het beeldvlak vallen. Belichtingstijden zijn afhankelijk van de filterkeuze. Met H-alfa-filter (7 nm of smaller) zijn subs van 5 tot 15 minuten gebruikelijk, waarbij een totale belichtingstijd van 4 tot 10 uur de nevel goed tot zijn recht doet komen. Met OIII is de nevel iets zwakker en kan je net iets langer belichten per sub. Bi-color beeldbewerking waarbij H-alfa als rood- of lichtintensiteitskanaal wordt gebruikt en OIII als blauw-groenkanaal geeft een esthetisch aansprekend eindresultaat. Een populaire techniek is ook het zogenaamde HOO-palet: H-alfa wordt gemapped naar rood, OIII zowel naar groen als naar blauw. Dit geeft de nevel zijn typische "oranje helm met blauwe gloed" look die je veel terugziet in prijswinnende astrofoto's van NGC 2359.
De toekomst van Thor's Helm: een supernova in wording
WR 7, de centrale ster, is tot haar lot gedoemd. Wolf-Rayet sterren zijn het resultaat van massa-enorm evoluerende sterren die inmiddels hun waterstof hebben opgebrand en diep in hun nucleaire evolutie zitten. Ze verliezen massa zo snel dat ze zichzelf langzaam ontbloten: de buitenste waterstoflagen worden door de stellaire wind weggeblazen, waarna de diepere, helium- en stikstofrijke lagen bloot komen te liggen. Dit is precies wat we in WR 7 zien. Op de tijdschaal van astronomische processen, maar ook vergeleken met de levensduur van mensen een oogwenk, zal WR 7 als supernova exploderen. Wetenschappers schatten de resterende levensverwachting van de ster op enkele honderdduizenden tot enkele miljoenen jaren. Wanneer die explosie plaatsvindt, zal een schokgolf door de reeds bestaande structuur van NGC 2359 razen en de nevel doen oplichten als nooit tevoren. Wat achter blijft, is waarschijnlijk een neutronenster of mogelijk een zwart gat, omgeven door de resten van de supernova-explosie: een supernova-restant dat de volgende generatie astronomen zal bestuderen. NGC 2359 is daarmee niet alleen mooi om naar te kijken, maar ook een levend laboratorium voor de meest dramatische processen in de kosmos: de late evolutie van massieve sterren, de wisselwerking tussen stellaire winden en interstellair medium, en de aanstaande dood van een sterrengigant.
