Objekte des Monats: Die Sombrerogalaxie Messier 104

Die Gala­xie Mes­sier 104 (NGC 4594), im Stern­bild Jung­frau (Vir­go), wur­de am 9. April 1781 von dem fran­zö­si­schen Astro­no­men Pierre Méchain ent­deckt. Méchain erwähn­te sie in einen Brief an Johann Ber­noul­li am 6. Mai 1783, der die Ent­de­ckung spä­ter im „Astro­no­mi­schen Jahr­buch“ ver­öf­fent­lich­te. Méchain beschrieb M 104 als licht­schwa­ches und schwer zu fin­den­des Objekt. Die Gala­xie kommt in Charles Mes­siers ers­ten ver­öf­fent­lich­ten Kata­log der neb­li­gen Objek­te ursprüng­lich gar nicht vor. Der fran­zö­si­sche Astro­nom füg­te die Gala­xie näm­lich erst am 11. Mai 1783 nach­träg­lich und hand­schrift­lich in sei­nem per­sön­li­chen Exem­plar des Mes­sier-Kata­logs hin­zu. Der fran­zö­si­sche Astro­nom Camil­le Flamm­a­ri­on fand schließ­lich her­aus, dass die am 9. Mai 1794 von dem deutsch-bri­ti­schen Astro­no­men Wil­helm Her­schel unab­hän­gig ent­deck­te Gala­xie mit Mes­siers Ein­trag über­ein­stimm­te. Dar­auf­hin nahm er sie im Jahr 1921 offi­zi­ell als 104. Objekt in die Mes­sier-Lis­te auf. Her­schel beschrieb das Objekt als ein schwa­ches, dif­fu­ses ova­les Licht und bemerk­te auch die dunk­le Spur. Auch sein Sohn John Her­schel bemerk­te das mar­kan­te Staub­band. Auf­rund ihres äuße­ren Erschei­nungs­bil­des kennt man sie eher unter ihren Namen „Som­bre­ro­ga­la­xie“. Der ame­ri­ka­ni­sche Astro­nom Ves­to M. Slipher stell­te im Jahr 1912 fest, dass das Objekt rotiert und hoch rot­ver­scho­ben war und sich dem­zu­fol­ge von uns ent­fern­te. Es war damals die größ­te gemes­se­ne Rot­ver­schie­bung einer Gala­xie. Die Berech­nun­gen von Slipher und die Mes­sun­gen der Flucht­ge­schwin­dig­keit ande­rer Gala­xien wie­sen schließ­lich auf ein expan­die­ren­des Uni­ver­sum hin. So lie­fer­te die Som­bre­ro­ga­la­xie einen wich­ti­gen Beweis für die Urknalltheorie.

Zweithellste Galaxie am Frühlingshimmel

Die Som­bre­ro­ga­la­xie ist unter einem dunk­len Land­him­mel bereits in Fern­glä­sern und klei­nen Tele­sko­pen auf­find­bar. Ein süd­li­cher Stand­ort ist von gro­ßem Vor­teil, weil sie mit ihrer Dekli­na­ti­on von ‑11,5° dann deut­lich höher über dem Hori­zont steht. Sie gilt neben Mes­sier 81 im Gro­ßen Bären als hells­te Gala­xie des Früh­lings­him­mels. Ihr schein­ba­rer Durch­mes­ser beläuft sich auf 8,7 x 3,5 Bogen­mi­nu­ten und ihre Ent­fer­nung, je nach Quel­le, zwi­schen 29,3 und 31,1 Mil­lio­nen Licht­jah­re. Ihr wah­rer Durch­mes­ser ent­spricht dem­zu­fol­ge ca. 49.000 Licht­jah­re. Damit ist die Gala­xie nur 1/3 so groß wie unser eige­nes Milch­stra­ßen­sys­tem. Mit 800 Mil­li­ar­den Son­nen­mas­sen besitzt sie auch fast die hal­be Mas­se unse­rer eige­nen Gala­xis. Auf Fotos erkennt man, dass M 104 von einem dich­ten und schma­len Staub­ring und einem über­durch­schnitt­li­che gro­ßen hel­len Kern geprägt ist. So ähnelt sie tat­säch­lich rein äußer­lich an einem breit­krem­pi­gen Hut oder mexi­ka­ni­schen Som­bre­ro. Des­halb betrach­ten vie­le Ama­teur­as­tro­no­men Mes­sier 104 als die schöns­te aller Virgo-Galaxien.

Die Spi­ral­ga­la­xie vom Hub­ble-Typ SA(s)a gehört nicht mehr zum enge­ren Kreis des Vir­go-Gala­xien­hau­fen. Sie steht etwas iso­liert von den rei­chen Gala­xien­ge­bie­ten im Stern­bild der Jung­frau. M 104 ist dem Vir­go-Gala­xien­hau­fen direkt vor­ge­la­gert. Gleich­zei­tig ist sie das hells­te Mit­glied einer klei­nen Grup­pe von Gala­xien, zu denen noch NGC 4487, NGC 4504, NGC 4802 und UGCA 289 gehö­ren. Die Grup­pe ist wie­der­um Mit­glied der Vir­go-II-Grup­pe, die sich am süd­li­chen Rand des Vir­go-Super­hau­fens befin­det. Mes­sier 104 wird von einer 2009 ent­deck­ten ultra­kom­pak­ten Zwerg­ga­la­xie beglei­tet. Die­se besitzt einen Durch­mes­ser von nur 96 Licht­jah­ren und eine Mas­se von 33 Mil­lio­nen Son­nen­mas­sen. Die Schei­be des Som­be­ros ist 6° gegen die Äqua­tor­ebe­ne geneigt, so dass wir fast genau auf die Kan­te die­ses ent­fern­ten Milch­stra­ßen­sys­tem bli­cken. Sie ent­hält sehr eng gewun­de­ne und zum Teil frag­men­tier­te Spiralarme.

Ausgedehnter und massiver Halo

Die Som­bre­ro­ga­la­xie besitzt einen aus­ge­dehn­ten Halo mit schät­zungs­wei­se 1.200 bis 2.000 alten kugel­för­mi­gen Stern­hau­fen, die die Gala­xie sphä­risch umge­ben. Eini­ge hun­dert von ihnen sind bereits in gro­ßen Ama­teur­fern­roh­ren sicht­bar und umge­ben die Gala­xie wie ein Bie­nen­schwarm. Die Anzahl der Kugel­stern­hau­fen über­steigt damit deut­lich die der Milch­stra­ße, die nur 200 ent­hält. Alte, metall­ar­me Ster­ne, die man typi­scher­wei­se in den Halos von Gala­xien fin­det, feh­len bei M 104 nahe­zu völ­lig. Ihr mas­se­rei­che Halo erstreckt sich bis zu 20 Bogen­mi­nu­ten bzw. 55.000 Licht­jah­re über der Schei­be. Ihr aus­ge­dehn­ter und rela­tiv metall­ar­mer Halo ist ein Hin­weis auf die Ver­schmel­zung mit einer ähn­lich mas­se­rei­chen Gala­xie vor eini­ge Mil­li­ar­den Jah­ren. Das gut sicht­ba­re Staub­band ist in Wahr­heit ein Ring aus ato­ma­ren Was­ser­stoff­gas und Staub, das die Gala­xie umgibt. Der größ­te Anteil an kal­tem mole­ku­la­rem Was­ser­stoff­gas und Staub der Som­bre­ro­ga­la­xie ist in die­sem Ring kon­zen­triert. Klum­pi­ge Berei­che an den äußers­ten Rän­dern des Rings wei­sen auf jun­ge Stern­ent­ste­hungs­re­gio­nen hin. Auf­grund des aus­ge­präg­ten Halos und des mas­se­rei­chen Rings wird ange­nom­men, dass es sich bei Mes­sier 104 in Wahr­heit um eine rie­si­ge ellip­ti­sche Gala­xie han­deln könn­te. Die­se Ent­de­ckung warf Fra­gen zur Ent­ste­hung der Gala­xie und zur Gala­xien­ent­wick­lung im All­ge­mei­nen auf.

Supermassereiches Schwarzes Loch

Mes­sier 104 besitzt einen Kern, der als LINER-Typ (Low Ioniza­ti­on Nuclear Emis­si­on Line Regi­on) klas­si­fi­ziert wird. Dabei han­delt es sich um eine Kern­re­gi­on in einer Gala­xie, in der ioni­sier­tes Gas vor­han­den ist, deren Ionen aber nur schwach ioni­siert sind. Spek­tro­sko­pi­sche Beob­ach­tun­gen im Infra­rot­be­reich haben gezeigt, dass es im Kern der Som­bre­ro­ga­la­xie wahr­schein­lich kei­ne nen­nens­wer­te Stern­ent­ste­hungs­ak­ti­vi­tät mehr gibt. Aller­dings besitzt sie in ihrem außer­ge­wöhn­lich gro­ßen und hel­len Zen­trum ein super­mas­se­rei­ches Schwar­zes Loch von unge­fähr eine Mil­li­ar­de Son­nen­mas­sen. Daten des Hub­ble Space Telescope (HST) und des Cana­da-France-Hawaii Tele­skop (CFHT) in den 1990er Jah­ren zeig­ten, dass die Rota­ti­ons­ge­schwin­dig­keit der Ster­ne in der Nähe des Kerns nicht mög­lich wäre, ohne den Ein­fluss eines super­mas­se­rei­chen Schwar­zen Lochs.

Das Schwar­ze Loch im Zen­trum von Mes­sier 104 gehört zu den mas­se­reichs­ten Exem­pla­ren in unmit­tel­ba­rer Nähe zu unse­rer eige­nen Gala­xie. Es ist 250-mal mas­se­rei­cher, als das Schwar­zen Loch im Zen­trum unse­rer Milch­stra­ße oder der Andro­me­da­ga­la­xie (Mes­sier 31). Ihre Bul­ge, die größ­ten­teils aus alten Ster­nen besteht, ist stark aus­ge­prägt. Im All­ge­mei­nen scheint es, dass ein aus­ge­präg­ter Bul­ge stark mit der Mas­se des zen­tra­len Schwar­zen Loch im Zen­trum von Gala­xien kor­re­liert. Die Bul­ge vn M 104 umfasst sogar ein Vier­tel der gesam­ten Mas­se der Gala­xie. Im Licht der Radio- und Rönt­gen­strah­lung ist der Kern auch eine star­ke Quel­le von Syn­chro­tron­strah­lung. Die­se Art von Emis­si­on ist bei akti­ven galak­ti­schen Ker­nen sehr häu­fig. Syn­chro­tron­strah­lung wird erzeugt, wenn Elek­tro­nen mit hoher Geschwin­dig­keit oszil­lie­ren, wenn sie durch Regio­nen mit star­ken Magnet­fel­dern lau­fen. Trotz eines so mas­si­ven Schwar­zen Lochs, ist es im Zen­trum der Som­bre­ro­ga­la­xie ver­gleichs­wei­se ruhig.

Beobachtung

Mes­sier 104 gehört zu den hells­ten Gala­xien an unse­rem Him­mel. Sie ist bereits in einem 8x42 Fern­glas, spä­tes­tens aber im 10x50 Feld­ste­cher als in Ost-West-Rich­tung aus­ge­rich­te­ter ova­ler Licht­fleck sicht­bar. Mit Groß­fern­glä­sern und Tele­sko­pen von rund 3 bis 4 Zoll Öff­nung erscheint sie etwas hel­ler und lin­sen­för­mig, mit einer deut­li­chen Hel­lig­keits­zu­nah­me zur Mit­te. Das mar­kan­te Staub­band ist unter einem dunk­len Him­mel und opti­ma­len Bedin­gun­gen in Fern­roh­ren ab 5 Zoll Öff­nung und 100-facher Ver­grö­ße­rung erkenn­bar. Mit 6 bis 8 Zoll Öff­nung erkennt man, dass der Gala­xien­kör­per nach Süden hin scharf begrenzt ist und von der Schei­be los­ge­löst und abge­run­det erscheint. Der nörd­li­che Teil geht eher dif­fus in den Hin­ter­grund über. Die Rän­der der Schei­be lau­fen spitz nach außen hin aus. Sie erscheint wie eine abge­flach­te Unter­tas­se, mit einer gro­ßen zen­tra­len Aus­buch­tung. Mit 150-facher Ver­grö­ße­rung erscheint der sehr hel­le Kern von M 104 oval. Mit Tele­sko­pen von 10 bis 12 Zoll Öff­nung ist das Staub­band beson­ders im Süden scharf begrenzt. Es kann nahe­zu in sei­ner gesam­ten Län­ge ver­folgt wer­den. 1,4° süd­öst­lich von M 104 befin­det sich noch der Dop­pel­stern Struve 1669. Sei­ne 6,0 und 6,1 mag hel­len Kom­po­nen­ten lie­gen nur 5,2 Bogen­se­kun­den aus­ein­an­der. Der Dop­pel­stern erscheint bereits in klei­nen Tele­sko­pen aufgelöst.

Die Som­bre­ro­ga­la­xie ist am bes­ten in den Früh­lings­mo­na­ten sicht­bar und kann im süd­west­li­chen Teil des Stern­bilds Jung­frau auf­ge­fun­den wer­den. Sie steht direkt ober­halb der Gren­ze zum Stern­bild Rabe (Cor­vus), rund 5,5° nord­öst­lich von Eta Crv (4,3 mag), in einer stern­ar­men Him­mels­ge­gend. Um Mes­sier 104 auf­zu­fin­den, gehen wir vom Haupt­stern Spika (Alpha Vir, 1,0 mag) in der Jung­frau aus. Wir schwen­ken das Tele­skop rund 11,5° Grad in Rich­tung Wes­ten. Nun soll­te die Gala­xie im Sucher­fern­rohr als klei­nes ova­les Nebel­fleck­chen erkenn­bar sein. Nörd­lich von M 104 steht ein schwa­ches, mit blo­ßem Auge sicht­ba­res Drei­eck aus Ster­nen, das von den Ster­nen Chi Vir (4,7 mag), Psi Vir (4,8 mag) und 21 Vir (5,5 mag) gebil­det wird. Unge­fähr 1° ent­fernt von der Gala­xie steht ein auf­fäl­li­ges Paar von 7 mag hel­len Ster­nen, die in Ost-West-Rich­tung aus­ge­rich­tet sind. West­lich von Mes­sier 104 befin­det sich noch ein enges Paar 8 mag hel­ler Ster­ne, die direkt auf die Gala­xie weisen.

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Steckbrief für Messier 104