Objekte des Monats: Die Spiralgalaxie Messier 77

Die Gala­xie Mes­sier 77 (NGC 1068), im Stern­bild Wal­fisch (Cetus), wur­de am 29. Okto­ber 1780 von dem fran­zö­si­schen Astro­no­men Pierre Méchain ent­deckt. Méchain beschrieb das Objekt als Hau­fen schwa­cher Ster­ne, der etwas Nebel ent­hält. Méchains teil­te sei­ne Ent­de­ckung sei­nem Freund und Kol­le­gen Charles Mes­sier mit, der das Objekt am 17. Dezem­ber 1780 in sei­ne berühm­te Nebel­lis­te auf­nahm. Mes­sier und auch der deutsch-bri­ti­sche Astro­nom Wil­helm Her­schel beschrie­ben M 77 fälsch­li­cher­wei­se als einen Stern­hau­fen. Erst der iri­sche Astro­nom Lord Ros­se ent­deck­te im Jahr 1850, dass das Objekt tat­säch­lich eine Spi­ral­struk­tur zeigt und zu den „Spi­ral­ne­beln“ gerech­net wer­den muss. Er nahm M 77 schließ­lich in sei­ne Lis­te von 14 „Spi­ral­ne­beln“ auf. Als der ame­ri­ka­ni­sche Astro­nom Ves­to M. Slipher, zwi­schen den Jah­ren 1912 bis 1915, an Gala­xien­spek­tren arbei­te­te, war M 77, neben M 104 im Stern­bild Jung­frau, eine der Objek­te, bei denen er eine gro­ße Rot­ver­schie­bun­gen fest­stell­te. Dies führ­te spä­ter zur Erkennt­nis, dass es sich bei den „Spi­ral­ne­beln“ um eige­ne Ster­nen­sys­te­me, ähn­lich unse­rer Milch­stra­ße, han­del­te. Mes­sier 77 gehört zu den größ­ten Gala­xien im Mes­sier-Kata­log und ist eben­so durch ihr äuße­res Erschei­nungs­bild im „Atlas of Pecu­li­ar Gala­xies“ als Arp 37 ver­zeich­net. Die Gala­xie ist als star­ke Radio­quel­le bekannt und trägt die Bezeich­nung Cetus A bzw. 3C 71 im 3. Cam­bridge Kata­log für Radio­quel­len. Im eng­li­schen Sprach­raum wird M 77 auch unter ihrem Eigen­na­men „Squid Gala­xie“ (Tin­ten­fisch­ga­la­xie) geführt.

Galaxie mit zwei unterschiedlichen Sternpopulationen

Mes­sier 77 besitzt eine schein­ba­re Hel­lig­keit von 8,9 mag und einen schein­ba­ren Durch­mes­ser von 7,1 x 6,0 Bogen­mi­nu­ten. Somit ist sie bereits in klei­nen Tele­sko­pen beob­acht­bar. Sie befin­det sich 47 Mil­lio­nen Licht­jah­re von der Erde ent­fernt und besitzt, zusam­men mit den nur auf tie­fen Auf­nah­men sicht­ba­re schwä­che­ren Berei­che der Schei­be, einen wah­ren Durch­mes­ser von 170.000 Licht­jah­ren. Die hel­le Schei­be der Gala­xie ist 51° zu unse­rer Sicht­li­nie geneigt und besitzt einen Durch­mes­ser von jedig­lich 120.000 Licht­jah­ren. Des Wei­te­ren ent­hält sie mehr als eine Bil­li­on Son­nen­mas­sen. Dem­zu­fol­ge ist die Gala­xie, von der Aus­deh­nung und Mas­se her, ver­gleich­bar mit unse­rem eige­nen Milch­stra­ßen­sys­tem. Mor­pho­lo­gisch wird Mes­sier 77 zu den Spi­ral­ga­la­xie vom Hub­ble-Typ Sb gezählt. Sie besitzt einen beson­ders leucht­kräf­ti­gen und akti­ven Kern (AGN), der von Staub ver­deckt wird, aber auf­grund star­ker Emis­sio­nen im Infrarot‑, Ultra­vio­lett- und Rönt­gen­be­reich des elek­tro­ma­gne­ti­schen Spek­trums leuchtet.

Auf Fotos erscheint die Gala­xie mit breit struk­tu­rier­ten und eng gewun­de­nen Spi­ral­ar­me, mit zahl­rei­chen Stern­ent­ste­hungs­re­gio­nen, sowie zwei Staub­ar­men und eine äuße­re Ring­struk­tur aus schwa­chen Spi­ral­ar­men. In der Nähe des Kerns befin­den sich Ster­ne einer deut­lich jün­ge­ren Popu­la­ti­on als Star­burst-Ring, aus mas­se­rei­chen blau­en Ster­nen. Dort fand in den letz­ten 4 bis 40 Mil­lio­nen Jah­ren inten­si­ve Stern­ent­ste­hung statt. Die­ser Ring besitzt eine Gesamt­mas­se von 27 Mil­lio­nen Son­nen und hat einen Durch­mes­ser von 6.500 Licht­jah­ren. Infra­rot­bil­der zei­gen im Kern einen auf­fäl­li­gen Bal­ken, der im sicht­ba­ren Licht nicht zu sehen ist. Des­halb wird M 77 neu­er­dings zur Klas­se der Bal­ken­spi­ral­ga­la­xien gezählt. Von die­sem Bal­ken lau­fen zwei eng gewun­de­ne Spi­ral­ar­me nach Außen. In der äuße­ren Schei­be domi­nie­ren dage­gen deut­lich älte­re Sterne. 

Die hellste Seyfert-Galaxie an unserem Himmel

Mes­sier 77 ist der Pro­to­typ einer Klas­se von Gala­xien, die sich durch hei­ßes, hoch­io­ni­sier­tes Gas um ein extrem akti­ves Zen­trum aus­zeich­nen und sehr viel Ener­gie in Form von Radio­wel­len emit­tie­ren: den so genann­ten Sey­fert-Gala­xien. Benannt wur­den die­se Klas­se von Gala­xien nach dem ame­ri­ka­ni­schen Astro­no­men Carl Sey­fert, der die­se Art von Gala­xie im Jahr 1943 als Ers­ter iden­ti­fi­zier­te. Sie sind ent­fern­te Cou­sins der berühm­te­ren Qua­sa­re und wahr­schein­lich mit BL-Lacer­tae-Objek­ten iden­tisch. Ihre Spek­tren wei­sen star­ke Emis­si­ons­li­ni­en auf. M 77 ist auch die hells­te, nächst gele­ge­nen und am bes­ten unter­such­ten Sey­fert-II-Gala­xie an unse­rem Himmel. 

Der beson­ders aus­ge­präg­te und hel­le Kern­be­reich von Mes­sier 77 zeigt brei­te Emis­si­ons­li­ni­en im Spek­trum. Gas­wol­ken im Kern­ge­biet bewe­gen sich mit 560 km/s nach Außen. Im Zen­trum exis­tiert eine punkt­för­mi­ge Radio­quel­le, mit einem Durch­mes­ser von nur 12 Licht­jah­ren. Die­se wird durch einen lang­ge­streck­ten Halo aus Gas, von 100 Licht­jah­ren Grö­ße, ein­ge­hüllt. Aus die­sem Grund wird ver­mu­tet, dass das Gas durch die Ener­gie eines mas­se­rei­chen Schwar­zen Lochs, mit mehr als 17 Mil­lio­nen Son­nen­mas­sen, ange­trie­ben wird. Wei­te­re Hin­wei­se auf ein Schwar­zes Loch und inter­stel­la­re Mate­rie, die das Zen­trum umgibt, gab es in der Ver­gan­gen­heit durch Mes­sun­gen im Radio­be­reich. Dort fand man auch ein 5 Licht­jah­re brei­ten Staub­to­rus um das zen­tra­le Objekt, das einen Was­ser-Maser ent­hält. Im Febru­ar 2022 wur­de von der Euro­päi­schen Süd­stern­war­te eben­falls eine Wol­ke aus kos­mi­schen Staub im Zen­trum von Mes­sier 77 nach­ge­wie­sen und somit das super­mas­se­rei­che Schwar­ze Loch indi­rekt bestätigt.

Die Messier 77-Galaxiengruppe

Mes­sier 77 ist das domi­nie­ren­de Mit­glied einer klei­ne­ren Gala­xien­grup­pe, aus 11 gra­vi­ta­tiv anein­an­der gebun­de­nen Gala­xien, zu der auch die 115.000 Licht­jah­re gro­ße Nach­bar­ga­la­xie NGC 1055 gehört. Die­se 11,4 mag hel­le Bal­ken­spi­ral­ga­la­xie, die wir nahe­zu von der Kan­te sehen, befin­det sich nur ein hal­bes Grad nord­west­lich von M 77. Der Abstand zwi­schen bei­den Gala­xien ent­spricht einer wah­ren Ent­fer­nung von 420.000 Licht­jah­ren. Wei­te­re Mit­glie­der die­ser Grup­pe sind NGC 1076, UGC 2161, UGC 2275, UGC 2302, UGCA 44 und Mar­ka­ri­an 600. Am 24. Novem­ber 2018 wur­de eine Super­no­va vom Typ II in M 77 ent­deckt. Sie trägt die Bezeich­nung SN 2018ivc und erreich­te vier Tage nach ihrer Ent­de­ckung eine maxi­ma­le Hel­lig­keit von 13,2 mag.

Beobachtung

Mes­sier 77 besitzt eine rela­tiv hohe Flä­chen­hel­lig­keit. Sie soll­te des­halb schon in einem 10x50 Fern­glas, als nahe­zu stel­la­res Objekt, in der Nähe eines Sterns der 10. Grö­ßen­klas­se sicht­bar sein. Bei­de Objek­te bil­den im Feld­ste­cher eine Art Dop­pel­stern. Ein 16x70 Feld­ste­cher zeigt M 77 deut­li­cher, mit einem schwa­chen Licht­hof. Ein 3 Zoll Refrak­tor und mitt­le­re Ver­grö­ße­rung zeigt die Gala­xie als unschar­fes Stern­chen, mit einem etwas hel­le­ren, zen­tra­len Kern. Mit 4 bis 5 Zoll Öff­nung und 87-facher Ver­grö­ße­rung erscheint der Kern recht klein und flä­chen­haft. Das Kern­ge­biet ist von einem deut­lich dif­fu­se­ren und 2 Bogen­mi­nu­ten gro­ßen ova­len Halo umge­ben. In der Nähe und öst­lich des Kerns ist ein Stern der 11. Grö­ßen­klas­se sicht­bar, der nicht mit einer Super­no­va ver­wech­selt wer­den darf. Mit 6 bis 8 Zoll Öff­nung und 100-facher Ver­grö­ße­rung wirkt die Gala­xie immer noch rela­tiv klein. Der dem Kern umge­ben­de Halo erscheint nach wie vor struk­tur­los, aber deut­lich sicht­bar. Im 8‑Zöller erscheint das Zen­tral­ge­biet aus­ge­präg­ter und fast stern­för­mig. Im 10 bis 12 Zoll Reflek­tor sind schon ers­te schwa­che Details, in Form von kno­ten­ähn­li­chen Struk­tu­ren, in der Gala­xien­schei­be wahr­nehm­bar. Das Zen­trum erscheint sehr hell und dif­fus. Der Halo ist aus­ge­dehnt und geht all­mäh­lich in den Hin­ter­grund über. Mit noch grö­ße­rer Öff­nung sind in der Gala­xien­schei­be ein­zel­ne Ver­di­ckun­gen sicht­bar, die auf Fotos die beein­dru­cken­den Spi­ral­ar­me nach­zeich­nen. Im All­ge­mei­nen ver­trägt die Gala­xie hohe Ver­grö­ße­run­gen sehr gut.

Weni­ger als ein hal­bes Grad nord­west­lich von Mes­sier 77, in einem schö­nen Ster­nen­feld gele­gen, kann die die 10,6 mag hel­le Gala­xie NGC 1055 auf­ge­fun­den wer­den. Die­se Wel­ten­in­sel ist ein direk­ter Nach­bar von M 77 und dem­zu­fol­ge ein hel­le­res Mit­glied der M77-Gala­xien­grup­pe. Sie ist in mitt­le­ren Tele­sko­pen, ab 20 bis 25 cm Öff­nung, als ova­ler Licht­fleck ohne hel­les Zen­trum, erkenn­bar. Die Gala­xie bil­det mit zwei Ster­nen der 7. Grö­ßen­klas­se ein annä­hernd gleich­sei­ti­ges Drei­eck. Mit noch grö­ße­rer Öff­nung erscheint längs der Gala­xie ein schwa­ches Staubband.

Mes­sier 77 ist ein Objekt für die Herbst- und frü­hen Win­ter­mo­na­te. Sie befin­det sich nahe­zu genau auf dem Him­mels­äqua­tor und nur weni­ge Grad von dem berühm­ten, lang­pe­ri­odi­schen Ver­än­der­li­chen Mira (Omic­ron Ceti) ent­fernt. Um die Gala­xie auf­zu­fin­den, stel­len wir zunächst den 4,1 mag hel­len Stern Del­ta Ceti, im öst­li­chen Teil des Stern­bilds Wal­fisch, in das Sucherge­sichts­feld ein. Nun schwen­ken wir das Tele­skop in Rich­tung Süd­os­ten, bis der Stern am Gesichts­feld­rand erscheint. M 77 befin­det sich nun knapp 0,8° süd­öst­lich von Del­ta und bil­det mit dem 6 mag hel­len 84 Ceti ein gleich­schenk­li­ges Dreieck.

Steckbrief für Messier 77