Objekte des Monats: Der Herkuleshaufen Messier 13

Der Kugel­stern­hau­fen Mes­sier 13 (NGC 6205) im Stern­bild Her­ku­les wur­de im Jahr 1714 von dem eng­li­schen Astro­no­men Sir Edmund Hal­ley mit dem blo­ßen Auge, als dif­fu­ses Nebel­chen ent­deckt. Am 1. Juni 1764 fand ihn auch der fran­zö­si­sche Astro­nom Charles Mes­sier und nahm ihn anschlie­ßend in sei­ne berühm­te Nebel­lis­te auf. Er beschrieb den Stern­hau­fen als 6 Bogen­mi­nu­ten gro­ßen, run­den leuch­ten­den Nebel ohne Ster­ne, im Gür­tel des Her­ku­les und mit hel­le­rem Zen­trum, in der Nähe zwei­er Ster­ne. Erst der deutsch-bri­ti­sche Astro­nom Wil­helm Her­schel gelang es am 22. August 1779 den Kugel­stern­hau­fen in sei­ne Ein­zel­ster­ne auf­zu­lö­sen. Er fer­tig­te auch die ers­te Zeich­nung von M 13 an. Her­schel beschrieb M 13 als sehr schö­nen kom­pri­mier­ten Stern­hau­fen, der in der Mit­te sehr reich ist, mit min­des­tens 14.000 Ster­nen. Der iri­sche Astro­nom Wil­liam Par­son, der 3. Earl of Ros­se, beob­ach­te­te und zeich­ne­te den Stern­hau­fen im Jahr 1861 eben­falls von sei­nem Land­sitz in Birr Cast­le aus und bemerk­te eine Y‑förmige dunk­le Struk­tur im Zen­trum des Kugel­hau­fens sowie „eigen­ar­tig gefrans­te Anhäng­sel“. Die bei­den fran­zö­si­schen Brü­der Paul-Pierre und Mathieu-Pro­sper Hen­ry konn­ten den Kugel­hau­fen 1887 zum ers­ten Mal auf eine Foto­plat­te ban­nen. Bei einer zwei­stün­di­gen Belich­tung gelang es den bei­den Opti­kern und Astro­no­men die Rand­be­rei­che des Hau­fens ganz und das Zen­trum teil­wei­se in Ein­zel­ster­ne auf­zu­lö­sen. Mes­sier 13 ist in der astro­no­mi­schen Lite­ra­tur auch als Her­ku­le­shau­fen bzw. im eng­li­schen Sprach­raum als „Gre­at (Glo­bu­lar) Clus­ter in Her­cu­les“ bekannt.

Der bekannteste Kugelsternhaufen des Nordhimmel

Mes­sier 13 ist sicher­lich der bekann­tes­te und beein­dru­ckends­te Kugel­stern­hau­fen des nörd­li­chen Stern­him­mels, weil er sich von unse­ren Brei­ten aus gese­hen leicht auf­fin­den und beob­ach­ten lässt. Vie­le ande­re Kugel­stern­hau­fen, die hel­ler und sogar noch grö­ßer sind, sind am bes­ten von der süd­li­chen Hemi­sphä­re der Erde aus zu sehen, wenn man von Mes­sier 5 im Kopf der Schlan­ge ein­mal absieht. Mit einer Hel­lig­keit von 5,8 mag und einen schein­ba­ren Durch­mes­ser von 20 Bogen­mi­nu­ten, ist der Kugel­hau­fen unter einem dunk­len Land­him­mel bereits als schwa­cher Licht­fleck erkenn­bar. Er befin­det sich in einer Ent­fer­nung von 25.100 Licht­jah­ren zur Erde und ent­hält bis zu eine Mil­li­on Mit­glieds­ster­ne, deren ältes­te Mit­glie­der ein Alter von 11,65 Mil­li­ar­den Jah­ren auf­wei­sen. Mit einem Durch­mes­ser von 160 Licht­jah­ren, einer Mas­se von 500.000 und einer Leucht­kraft von 300.000 Son­nen, ist der Kugel­stern­hau­fen etwas mas­se­är­mer und klei­ner als Mes­sier 15 im Pega­sus oder Mes­sier 53 im Stern­bild Haar der Berenike.

Die Ster­nen­dich­te im rund 3 Licht­jah­re gro­ßen Zen­tral­be­reich des Kugel­hau­fens beträgt unge­fähr das 500-fache der Son­nen­um­ge­bung. Auf einem hypo­the­ti­schen Pla­ne­ten im Zen­trum von M 13 wür­den hun­der­te Ster­ne so hell wie die schein­ba­re Hel­lig­keit der Venus vom Him­mel strah­len! Im Zen­tral­be­reich des Hau­fens ste­hen die Ster­ne auch so nah bei­ein­an­der, dass sie kol­li­die­ren und mit­ein­an­der wech­sel­wir­ken kön­nen. Die­se Ster­ne, die von den Astro­no­men „Blaue Nach­züg­ler“ (Blue Stragg­lers) genannt wer­de, erschei­nen deut­lich jün­ger als die ande­ren Mit­glieds­ster­ne im Hau­fen und sind für die For­schung beson­ders inter­es­sant. Nur 15 die­ser Ster­ne wur­den in den letz­ten Jah­ren in M 13 gefun­den. Der hells­te Stern des Kugel­stern­hau­fens ist der rote Cep­hei­den-Ver­än­der­li­che V1554 Her­cu­lis, mit einer schein­ba­ren Hel­lig­keit von 11,95 mag. Stün­de die Son­ne in der glei­chen Ent­fer­nung wie M13, wür­de sie uns als Stern von nur noch 19. Grö­ßen­klas­se erschei­nen. Auf­fäl­lig, im Gegen­satz zu ande­ren Kugel­hau­fen, ist die gerin­ge Anzahl von ver­än­der­li­chen Ster­nen. Momen­tan sind nur 40 von ihnen bekannt. 9 von die­sen Ster­nen sind RR-Lyrae-Ster­ne, die so genann­ten Hau­fen­ver­än­der­li­chen, die für die kos­mi­sche Ent­fer­nungs­lei­ter wich­tig sind. Der Grund für die­sen Man­gel an Ver­än­der­li­chen ist wei­ter­hin For­schungs­ge­gen­stand der Astronomen.

Wie alle Kugel­stern­hau­fen im Halo unse­res Milch­stra­ßen­sys­tems, umkrei­sen die­se das Zen­trum unse­rer Hei­mat­ga­la­xie. Dabei kann sich M 13 bis zu 80.000 Licht­jah­re vom Zen­trum der Gala­xis ent­fer­nen. Die Ent­fer­nung zum galak­ti­schen Zen­trum beträgt momen­tan rund 30.000 Licht­jah­re. Die Bahn von M 13 ist zur galak­ti­schen Ebe­ne stark geneigt und durch­dringt die­se zwei Mal im Lau­fe einer Umrun­dung, was unge­fähr eine hal­be Mil­li­ar­de Jah­re dau­ert. Auf lan­ge Sicht wird der Stern­hau­fen des­halb sei­ne Ster­ne an die galak­ti­sche Schei­be ver­lie­ren. Ein Hin­weis auf die­sen Mas­se­ver­lust sind vor- und nach­lau­fen­de Gezei­ten­schwei­fe, die im Jahr 1997 gefun­den wur­den und sich über min­des­tens 15° am Him­mel erstre­cken. Einen Stern hat M 13 auf sei­ner Tour durch die Schei­be der Milch­stra­ße aller­dings dazu­ge­won­nen: Bar­nard 29 ist ein sehr jun­ger blau­er Rie­se vom Spek­tral­typ B2. Ver­mut­lich hat der Kugel­hau­fen ihn bei sei­nem letz­ten Durch­gang durch galak­ti­sche Ebe­ne auf­ge­sam­melt. Im Jahr 1989 wur­de sogar ein Mil­li­se­kun­den-Pul­sar in M 13 gefun­den, der nicht in einem Dop­pel­stern­sys­tem gebun­den ist.

Irdische Botschaft zu Messier 13

Am 16. Novem­ber 1974 wur­de mit Hil­fe des neu über­ar­bei­te­ten und ver­bes­ser­ten 305 Meter gro­ßen Are­ci­bo-Radio­te­le­skops in Puer­to Rico – das im Dezem­ber 2020 lei­der zer­stört wur­de – eine 1679 Binär­zei­chen umfas­sen­de Bot­schaft, bei einer Fre­quenz von 2,38 Giga­hertz, an hypo­the­ti­sche Außer­ir­di­sche in Mes­sier 13 gesen­det. Die­se ent­hielt u.a. Infor­ma­tio­nen über die Bio­lo­gie und Ana­to­mie des Men­schen, die mensch­li­che Popu­la­ti­on sowie die Her­kunft des Signals. Die nur 3 Minu­ten lan­ge SETI-Nach­richt wur­de von dem ame­ri­ka­ni­schen Astro­no­men Frank Dra­ke und dem ame­ri­ka­ni­schen Astro­no­men und Wis­sen­schafts­pu­bli­zis­ten Carl Sagan zusam­men­ge­stellt und mit einer Ener­gie von 20 Bil­lio­nen Watt gesen­det, was auf die Fre­quenz gerech­net, hel­ler als die Son­ne war. Der Kugel­stern­hau­fen wur­de aus­ge­wählt, weil hier rela­tiv vie­le alte Ster­ne auf engen Raum ver­sam­melt sind. Auf­grund des Vor­han­den­seins nur sehr wenig schwe­re Ele­men­te jen­seits des Was­ser­stoffs und Heli­ums, sind erd­ähn­li­che Pla­ne­ten in die­ser Art von Ster­nen­sys­te­men aller­dings recht rar gesät. Die Ster­ne in M 13 besit­zen näm­lich nur 1/5 des Metall­ge­halts unse­rer Son­ne. Der Test war des­halb eher eine tech­no­lo­gi­sche Demons­tra­ti­on als ein ernst­haf­ter Kom­mu­ni­ka­ti­ons­ver­such mit Ali­ens. Nicht des­to trotz müss­ten wir mit einer mög­li­chen Ant­wort von den Außer­ir­di­schen sowie­so frü­hes­tens erst in 50.000 Jah­ren rech­nen. Die Are­ci­bo-Bot­schaft wird Mes­sier 13 nach neus­ten Kennt­nis­sen aller­dings knapp ver­feh­len, weil nach einer Rei­se­zeit von 25.000 Jah­ren M 13 sich bereits räum­lich wei­ter­be­wegt hat und sich dem­zu­fol­ge nicht mehr an der glei­chen Stel­le des Him­mels befin­den wird!

Der Inhalt der Are­ci­bo-Nach­richt: Dual­zah­len 1–10 (weiß); Atom­zah­len von Was­ser­stoff, Koh­len­stoff, Stick­stoff, Sau­er­stoff und Phos­phor (vio­lett); Che­mi­sche For­meln für Zucker und Basen der Nukleo­ti­de der DNA (grün); Zahl der Nukleo­ti­de in der mensch­li­chen DNA (weiß); Dop­pel-Helix der DNA (blau); Bevöl­ke­rungs­zahl der Erde (weiß); der Mensch (rot); Grö­ße des Men­schen (blau/weiß); Son­nen­sys­tem mit der Erde zum Men­schen hin ver­setzt (gelb); Are­ci­bo-Tele­skop (vio­lett); Durch­mes­ser des Teleskops.

Beobachtung

Mes­sier 13 gilt als Indi­ka­tor für eine gute Beob­ach­tungs­nacht. Unter dem dunk­len Land­him­mel Süd­bran­den­burgs ist das Objekt über­ra­schend ein­fach indi­rekt mit dem blo­ßen Auge zu sehen. Grund­sätz­lich hängt das Aus­se­hen des Stern­hau­fen von der Öff­nung des Tele­skops ab. Aber auch die Dun­kel­heit und die Trans­pa­renz des Him­mels ist für das Erschei­nungs­bild von M 13 aus­schlag­ge­bend. Mit Hil­fe eines 10x50 Fern­gla­ses erkennt man bereits aus der Stadt her­aus nur einen run­den Licht­ball mit hel­lem Zen­trum, der von zwei gleich hel­len gelb­li­chen Ster­nen (SAO 46502 & SAO 46524) ein­ge­rahmt wird. Die­se bei­den Ster­ne bil­den zusam­men mit dem Kugel­stern­hau­fen ein gleich­schenk­li­ges Drei­eck. Unter Zuhil­fe­nah­me mei­nes 16x70 Fuji­non Feld­ste­chers erscheint der Kugel­stern­hau­fen nun deut­lich hel­ler und der Rand­be­reich bereits leicht gra­nu­liert. Mit einem Fern­rohr von 3 Zoll Öff­nung kann man Mes­siers Beschrei­bung gut nach­voll­zie­hen. Bei hoher Ver­grö­ße­rung ab 80-fach erscheint M 13 an sei­nen Rän­dern eben­falls schon leicht kör­nig. Unter opti­ma­len Bedin­gun­gen und noch höhe­rer Ver­grö­ße­rung um 140-fach kann das Rand­ge­biet des Hau­fens schon in ein­zel­ne Ster­ne auf­ge­löst wer­den. Mit Öff­nun­gen von 4 bis 5 Zoll erschei­nen auch immer mehr Ein­zel­ster­ne der 11. bis 12. Grö­ßen­klas­se, die ein­zel­ne Grup­pen und Ster­nen­ket­ten bil­den. Zwei die­ser Ster­nen­ket­ten sind beson­ders auf­fäl­lig. Das Zen­trum erscheint mäßig kondensiert.

Ab 6 bis 8 Zoll Öff­nung sieht M 13 schon sehr beein­dru­ckend aus. Nun sind bei mitt­le­ren bis höhe­ren Ver­grö­ße­run­gen eini­ge hun­dert Ster­ne im Gesichts­feld wahr­nehm­bar, die lan­ge Stern­ket­ten und Bögen bil­den. Spä­tes­tens mit 8 Zoll ist auch der Zen­tral­be­reich voll­stän­dig in Ein­zel­ster­ne auf­ge­löst. Im Gegen­zug zu manch ande­rem Kugel­stern­hau­fen, erscheint die­ser nicht sehr kon­zen­triert. Mit 10 Zoll Öff­nung erschei­nen hun­der­te Ster­ne, die sich über das gesam­te Gesichts­feld und ent­lang gebo­ge­ner Ster­nen­ket­ten ver­tei­len. Der Stern­hau­fen erscheint nun drei­di­men­sio­nal. Mit sehr hohen Ver­grö­ße­run­gen und 12 Zoll Öff­nung sind inner­halb des Kerns eini­ge klei­ne, dunk­le Stel­len sowie eine Ster­nen­ket­te in Form eines X wahr­nehm­bar. Süd­öst­lich des Kerns erscheint eine Y‑förmige Dun­kel­struk­tur, die auch als „Pro­pel­ler“ bekannt ist und von Lord Ros­se beschrie­ben wur­de. Rund 40 Bogen­mi­nu­ten nord­öst­lich von Mes­sier 13 ist ab 4 Öff­nung und mitt­le­ren Ver­grö­ße­run­gen die ziem­lich flä­chen­hel­le Edge-on Spi­ral­ga­la­xie NGC 6207 als läng­li­ches Wölk­chen wahr­nehm­bar. Mit einer Hel­lig­keit von 11,4 mag und einem Abstand von 43 Mil­lio­nen Licht­jah­ren, befin­det sich die­ses Ster­nen­sys­tem aber deut­lich im Hintergrund.

Die Früh­lings- und Som­mer­mo­na­te sind die bes­te Zeit Mes­sier 13 zu beob­ach­ten. Anfang Juli steht der Stern­hau­fen bereits gegen 23 Uhr Som­mer­zeit hoch am Him­mel im Meri­di­an und ist rela­tiv ein­fach auf­find­bar. Betrach­tet man das Stern­bild Her­ku­les, fällt zuerst das mar­kan­te tra­pez­för­mi­ge Vier­eck auf, das durch die Ster­ne Epsi­lon (3,92 mag), Zeta (2,81 mag), Eta (3,48 mag) und Pi Her­cu­lis (3,16 mag) gebil­det wird. Die­ser Aste­ris­mus befin­det sich etwa auf zwei Drit­tel des Weges zwi­schen den Ster­nen Wega in der Lei­er und Ark­tur im Stern­bild Bären­hü­ter und ist im eng­li­schen Sprach­raum auch als „Key­stone“ bekannt. M 13 steht dann etwa auf einem Drit­tel der Ver­bin­dungs­li­nie zwi­schen Eta und Zeta Her, knapp 2,5° süd­lich von Eta. Im Sucher­te­le­skop erkennt man an die­ser Stel­le ein run­des Nebel­chen, das von zwei hel­le­ren Ster­nen der 7. Grö­ßen­klas­se nord­öst­lich und süd­west­lich flan­kiert wird.

Auf­such­kar­te Her­ku­le­shau­fen (Mes­sier 13) (88,3 KiB, 466 hits)

Steckbrief für Messier 13