Objekte des Monats: Der Kugelsternhaufen Messier 53

Der Kugel­stern­hau­fen Mes­sier 53 (NGC 5024), im nörd­li­chen Stern­bild Haar der Bere­ni­ke (Coma Bere­nices), wur­de am 3. Febru­ar 1775 von dem deut­schen Astro­no­men Johann Elert Bode in Ber­lin ent­deckt. Er beschrieb ihn als „leben­ding und rund“. Am 26. Febru­ar 1977 ent­deck­te der fran­zö­si­sche Astro­nom Charles Mes­sier den Stern­hau­fen unab­hän­gig und nahm ihn anschlie­ßend in sei­nen berühm­ten Nebel­ka­ta­log auf. Mes­sier ver­glich M 53 mit dem Kugel­stern­hau­fen M 79 im Stern­bild Hase und beschrieb ihn als Nebel ohne Ster­ne, rund und auf­fäl­lig. Der deutsch-bri­ti­sche Astro­nom Wil­helm Her­schel war schließ­lich der ers­te Beob­ach­ter, der den Kugel­hau­fen in Ein­zel­ster­ne auf­lö­sen konn­te. Er stell­te fest, dass der Stern­hau­fen Mes­sier 10 im Stern­bild Schlan­gen­trä­ger ähn­lich sehe und bezeich­ne­te ihn als einer der schöns­ten Objek­te des Himmels.

Der nördlichste Kugelsternhaufen der Milchstraße

Mes­sier 53 besitzt eine schein­ba­re Hel­lig­keit von 7,5 mag und einen einen Durch­mes­ser von 12,6 Bogen­mi­nu­ten. Somit ist der Kugel­hau­fen bereits in Fern­glä­sern und klei­nen Tele­sko­pen beob­acht­bar. Sei­ne Ent­fer­nung wird mit 59.700 und sein Durch­mes­ser mit 220 Licht­jah­ren ange­ge­ben. Der Stern­hau­fen ist vom galak­ti­schen Zen­trum unse­res Milch­stra­ßen­sys­tems rund 60.000 Licht­jah­re ent­fernt, so dass M 53 auch zu den ent­fern­tes­ten Objek­ten sei­ner Klas­se gehört. Gleich­zei­tig ist er der nörd­lichs­te Kugel­hau­fen unse­rer Gala­xis und liegt räum­lich gese­hen nahe­zu direkt nörd­lich der galak­ti­schen Bul­ge. Mit einer abso­lu­ten Hel­lig­keit von ‑8,8 mag und mit einer Mas­se von 750.000 Son­nen, ist er ähn­lich hell und sogar noch etwas grö­ßer als sein deut­lich berühm­te­res Pen­dant Mes­sier 13 im Stern­bild Her­ku­les. Stün­de Mes­sier 53 in der­sel­ben Ent­fer­nung wie M 13 (25.000 Licht­jah­re), wür­de er unter guten Sicht­be­din­gun­gen eben­falls mit dem blo­ßen Auge sicht­bar sein. Bei Mes­sier 53 han­delt sich um einen recht locke­ren Kugel­stern­hau­fen. Sei­ne Mit­glieds­ster­ne sind eher mäßig zum Zen­trum hin kon­zen­triert. Die hells­ten von ihnen errei­chen schein­ba­re Hel­lig­kei­ten von 13,8 Größenklassen.

Der Kugel­stern­hau­fen erscheint dem Beob­ach­ter als nahe­zu per­fek­te Kugel. In Wahr­heit ist die­ser aber leicht elon­giert, was zuerst dem ame­ri­ka­ni­schen Astro­no­men Har­low Shap­ley auf­fiel. Für einen kom­plet­ten Umlauf benö­tigt M 53 rund 1 Mil­li­ar­de Jah­re. Die Umlauf­bahn um das galak­ti­sche Zen­trum bringt ihn bis auf eine Ent­fer­nung von 100.000 Licht­jah­ren zum galak­ti­schen Zen­trum. Der Stern­hau­fen weist fer­ner ver­schie­de­ne gezei­ten­ähn­li­che Merk­ma­le auf, dar­un­ter Klum­pen und Wel­len um den Stern­hau­fen sowie Ster­nen­strö­me ent­lang sei­ner Umlauf­bahn um unse­re Gala­xie. Wis­sen­schaft­li­che Stu­di­en zeig­ten außer­dem, dass alle Ster­ne des Stern­hau­fens sehr metall­arm sind. Sie besit­zen sogar durch­schnitt­lich noch eine deut­lich gerin­ge­re Metal­li­zi­tät, als die Ster­ne ande­rer Kugel­stern­hau­fen unse­rer Gala­xis. Metall­arm bedeu­tet in der Astro­no­mie, dass sei­ne Mit­glieds­ster­ne gerin­ge Men­gen von Ele­men­ten ent­hal­ten, die schwe­rer sind als Heli­um – haupt­säch­lich Koh­len­stoff und Sau­er­stoff. Lan­ge Zeit galt M 53 sogar als der metal­lärms­te Hau­fen unse­res Milch­stra­ßen­sys­tems was beweist, dass das Objekt mit 12,67 Mil­li­ar­den Jah­ren zu den ältes­ten sei­ner Klas­se gehört. 

Über die Jah­re wur­den 59 Ster­ne vom RR-Lyrae Typ, 200 so genann­te „Blaue Nach­züg­ler“ (Blue Stragg­lers), 8 Pul­sa­ti­ons­ver­än­der­li­che vom Typ SX Phoe­ni­cis sowie ein halb­re­gel­mä­ßig ver­än­der­li­cher Rote Rie­se in Mes­sier 53 ent­deckt. Die Blau­en Nach­züg­ler ver­lei­hen dem Stern­hau­fen auf Fotos ein bläu­li­ches Aus­se­hen und sind ursprüng­lich alte Ster­ne, die durch die Wech­sel­wir­kung und Kol­li­si­on mit ande­ren Mit­glieds­ster­nen des Hau­fens dem Beob­ach­ter deut­lich jün­ger erschei­nen. Die RR Lyrae Ster­ne sind peri­odisch ver­än­der­li­che Ster­ne der Spek­tral­klas­se A, die oft als Stan­dard­ker­zen für die Ent­fer­nungs­mes­sung ver­wen­det wer­den. Auch ein Pul­sar (PSR1639+36) ist bekannt, der in nur 33 Mil­li­se­kun­den ein­mal um sei­ne Ach­se rotiert. Die­ser besitzt ein Alter von 1 Mil­li­ar­de Jah­re und wur­de im Jahr 1989 von dem Are­ci­bo-Radio­te­le­skop ent­deckt. Der Pul­sar besitzt noch einen Beglei­ter, der ihn in 256 Tagen umkreist.

Der nahe Begleiter NGC 5053

Nur 1° öst­lich von Mes­sier 53 steht ein wei­te­rer Kugel­stern­hau­fen, der am 14. März 1783 von Her­schels Sohn John ent­deckt wur­de. Die­ser ist 2,5 Grö­ßen­klas­sen licht­schwä­che­rer und deut­lich locke­rer kon­zen­triert. NGC 5053 befin­det sich mit 55.000 Licht­jah­ren nahe­zu in der­sel­ben Ent­fer­nung wie M 53, ent­hält aber deut­lich weni­ger Ster­ne als die­ser. Auch sein Zen­trum ist weni­ger kom­pakt und hell. Beson­ders auf­fäl­lig ist sei­ne gerin­ge Ster­nen­dich­te und das Feh­len eines dich­ten Kerns. Fer­ner besitzt NGC 5053 eben­falls eine sehr nied­ri­ge Metal­li­zi­tät. Sein Durch­mes­ser wird mit 160 Licht­jah­ren ange­ge­ben. Die Leucht­kraft des Hau­fens ent­spricht dem 40.000-fachen unse­rer Son­ne. Zum Ver­gleich besitzt Mes­sier 53 eine Leucht­kraft von 200.000 Son­nen. Aus die­sem Grund wur­de sei­ne Zuge­hö­rig­keit zu den Kugel­hau­fen in der Ver­gan­gen­heit angezweifelt.

Mes­sier 53 scheint mit NGC 5053 aber durch eine Art dif­fu­se und gezei­ten­ähn­li­che Struk­tur ver­bun­den zu sein. Dies könn­te auf eine dyna­mi­sche Gezei­ten­wech­sel­wir­kung zwi­schen den bei­den Stern­hau­fen hin­deu­ten, was M 53 zu einer Art binä­ren Hau­fen macht. Außer­dem scheint M 53 mit der Sagit­ta­ri­us-Zwerg­ga­la­xie, durch einen wei­te­ren Gezei­ten­strom, in direk­ter Ver­bin­dung zu stehen.

Beobachtung

Mes­sier 53 ist schon im 10x50 Fern­glas als ver­schwom­me­ner Licht­fleck der 8. Grö­ßen­klas­se sicht­bar, der einem Kome­ten ähn­lich sieht. Mit 3 Zoll Öff­nung und rund 60-facher Ver­grö­ße­rung erscheint er deut­lich grö­ßer, leicht oval, mit einem hel­le­ren Zen­trum und einem aus­ge­dehn­ten äuße­ren Halo. Die Hel­lig­keits­ver­tei­lung ist ziem­lich gleich­mä­ßig und der äuße­re Halo läuft dif­fus in den Hin­ter­grund über. Mit einem Tele­skop von 4 bis 6 Zoll Öff­nung und höhe­rer Ver­grö­ße­rung tau­chen schon die ers­ten Ein­zel­ster­ne in den Rand­be­rei­chen des Hau­fens auf. Der Hin­ter­grund bleibt wei­ter dif­fus. Der Zen­tral­be­reich erscheint ziem­lich groß und flä­chen­hell und drei­eckig, mit einem stern­för­mi­gen Zen­trum. Unter sehr guten Bedin­gun­gen und grö­ße­rer Öff­nung ist auch der Zen­tral­be­reich des Kugel­stern­hau­fens schon ansatz­wei­se gra­nu­liert. Mit 8 Zoll Öff­nung ist M 53, mit Aus­nah­me des Zen­trums, schon sehr gut in ein­zel­ne Ster­ne auf­lös­bar. Ein ein­zel­ner Stern der 11,5ten Grö­ßen­klas­se sticht beson­ders her­vor und befin­det sich knapp nord­öst­lich des Hau­fen­zen­trums. Die Zen­tral­re­gi­on erscheint hell und scharf. Mit die­ser Öff­nung kann auch NGC 5053 beob­ach­tet wer­den, als kör­nig erschei­nen­der dif­fu­ser Fleck. Unter sehr guten Bedin­gun­gen ist der Nach­bar­hau­fen von M 53 schon im 5 Zöl­ler wahr­nehm­bar. Mit 10 bis 12 Zoll Öff­nung erschei­nen dann auch im Kern­be­reich von M 53 dut­zen­de Ster­ne. Das Zen­trum bleibt auch mit die­ser Öff­nung noch nicht voll­stän­dig in Ein­zel­ster­ne auf­ge­löst. Ins­ge­samt sind aber bis zu 150 Ster­ne zu erken­nen. In NGC 5053 sind nun eben­falls bis zu 30 Ster­ne wahr­nehm­bar. Ein hüb­scher Dop­pel­stern, mit der Bezeich­nung Struve 648, befin­det sich nur 6,2 Bogen­mi­nu­ten süd­öst­lich von M 53. Sei­ne bei­den gleich hel­len Kom­po­nen­ten der 9. Grö­ßen­klas­se besit­zen einen gegen­sei­ti­gen Abstand von 87 Bogensekunden.

Mes­sier 53 steht in den Früh­lings­mo­na­ten hoch an unse­rem Him­mel und befin­det sich 15 Grad west­lich von Ark­tur (Alpha Boot­is, ‑0,05 mag), dem Haupt­stern im Stern­bild Bären­hü­ter (Boo­tes). Der Kugel­stern­hau­fen ist im Sucher rela­tiv ein­fach auf­find­bar und steht nur nur 1° Grad nord­öst­lich von Dia­dem (Alpha Comae Bere­nices), einem visu­el­len Dop­pel­stern mit einer schein­ba­ren Hel­lig­keit von 4,3 mag. Den Stern fin­det man, wenn man die Linie zwi­schen Ark­tur und Eta Boo (2,7 mag) um das Drei­fa­che nach Wes­ten verlängert.

Auf­such­kar­te Mes­sier 53 (65,1 KiB, 546 hits)

Steckbrief für Messier 53 & NGC 5053