Objekte des Monats: Die Südliche Feuerradgalaxie Messier 83

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Die hel­le Spi­ral­ga­la­xie Mes­sier 83 (NGC 5236), im süd­li­chen Stern­bild Was­ser­schlan­ge (Hydra), wur­de am 28. Febru­ar 1752 von dem fran­zö­si­schen Astro­no­men Abbé Nico­las Lou­is de Lacail­le ent­deckt. Der Astro­nom weil­te zu die­ser Zeit am Kap der Guten Hoff­nung in Süd­afri­ka und kar­to­gra­fier­te den süd­li­chen Ster­nen­him­mel. Er beschrieb sie als „Nebel ohne Stern, klein und unför­mig“. Der fran­zö­si­sche Astro­nom Charles Mes­sier beob­ach­te­te das Objekt am 17. Febru­ar 1781 von Paris aus und beschrieb M 83 als Nebel ohne Ster­ne, nahe dem Kopf des Zen­tau­ren, der schwach und gleich­mä­ßig leuch­tet und schwie­rig im Tele­skop zu beob­ach­ten sei. Im 19. Jahr­hun­dert beschrieb und zeich­ne­te der eng­li­sche Astro­nom Wil­liam Las­sell die Gala­xie und bemerk­te wahr­schein­lich als ers­ter Beob­ach­ter ihre Spi­ral­struk­tur. Auf­grund ihres äuße­ren Erschei­nungs­bil­des ist M 83 auch unter ihrem Eigen­na­men „Süd­li­che Feu­er­rad­ga­la­xie“ (Sou­thern Pin­wheel) bekannt. Ihr Spitz­na­me lei­tet sich von der Ähn­lich­keit mit der am Nord­him­mel lie­gen­den „Feu­er­rad­ga­la­xie“ Mes­sier 101 ab.

Ein Paradeobjekt des südlichen Sternhimmels

Mes­sier 83 gilt als die am wei­tes­ten süd­lich lie­gen­de Gala­xie des Mes­sier-Kata­logs. Gleich­zei­tig ist sie die ers­te Gala­xie, die hin­ter unse­rer Loka­len Gala­xien­grup­pe auf­ge­fun­den wur­de. Die Gala­xie besitzt eine schein­ba­re Hel­lig­keit von 7,5 mag. Damit gehört sie zu den 25 hells­ten und mit einer Aus­deh­nung von 12,9 x 11,5 Bogen­mi­nu­ten auch zu den flä­chen­mä­ßig größ­ten Gala­xien an unse­rem Him­mel. Die Grand-Design-Spi­ra­le ist am Süd­him­mel bereits mit einem klei­nen ein­fa­chen Fern­glas zu erken­nen. Gleich­zei­tig gehört M 83 zu den uns am nächs­ten lie­gen­den und hells­ten Bal­ken­spi­ral­ga­la­xien an unse­rem Fir­ma­ment. Auch unse­re Milch­stra­ße gehört zu die­ser Kate­go­rie. In Wahr­heit wird Mes­sier 83 aber als eine Zwi­schen­form zwi­schen einer nor­ma­len Spi­ral- und einer Bal­ken­ga­la­xie vom Typ SAB(s)c ange­se­hen. Wir bli­cken direkt von oben auf die Schei­be die­ser Wel­ten­in­sel, die von mit­tel­eu­ro­päi­schen Stand­or­ten aus nur sehr schwie­rig zu beob­ach­ten ist. Denn auf­grund ihrer süd­li­chen Dekli­na­ti­on von nur ‑29° steht sie in unmit­tel­ba­rer Nähe zum süd­li­chen Stern­bild Zen­taur. Aus die­sem Grund steigt sie von Deutsch­land aus gese­hen nur 10 bis 15 Grad hoch über dem Süd­ho­ri­zont. Ein wenig Licht­ver­schmut­zung macht es daher fast unmög­lich, über­haupt etwas zu sehen. Von der süd­li­chen Halb­ku­gel der Erde aus ist die „Süd­li­che Feu­er­rad­ga­la­xie“ ein Para­de­ob­jekt am Him­mel. Sie gehört sicher zu den spek­ta­ku­lärs­ten Gala­xien, die mit klei­ne­ren Ama­teur­te­le­sko­pen beob­ach­tet wer­den können.

Messier 83
Mes­sier 83 in der Was­ser­schlan­ge – Auf­nah­me von Johan­nes Sched­ler, Quel­le: CCD-Gui­de, Astro­no­mi­scher Arbeits­kreis Salzkammergut

Das schwie­rigs­te Objekt im Mes­sier-Kata­log, jeden­falls für nörd­li­che Beob­ach­ter, konn­te ich zum ers­ten Mal Ende Mai 2014 von Nami­bia aus beob­ach­ten. Dort konn­ten mein Mit­be­ob­ach­ter und ich die wirk­lich beein­dru­cken­de und über­ra­schend leicht sicht­ba­re Spi­ral­struk­tur in einem 12 Zoll gro­ßen „Birk­mai­er-Dobson“ erken­nen. In einer kla­ren Nacht, im Früh­jahr 2015, beob­ach­tet ich Mes­sier 83 von mei­nem Stand­ort im Spree­wald aus. Dabei gestal­te­te sich die Suche nach dem Objekt als über­aus schwie­ri­ges Unter­fan­gen am auf­ge­hell­ten Süd­ho­ri­zont. Kein Wun­der, stand M 83, bei ihrer Kul­mi­na­ti­on, nur 8° hoch über dem Hori­zont. Mit dem 8 Zoll GSO Dobson und mitt­le­rer Ver­grö­ße­rung war aller­dings nicht mehr als ein sehr schwa­cher rund­li­cher Nebel­fleck mit hel­le­rem Kern erkennbar.

Wir bli­cken hier auf eine Gala­xie, die sich nur 14,7 Mil­lio­nen Licht­jah­re von der Erde ent­fernt befin­det und im Zen­trum der Cen­tau­rus A/M83-Gala­xien­grup­pe behei­ma­tet ist. Das ist ein klei­ner Gala­xien­hau­fen, mit 14 Mit­glie­dern, ähn­lich unse­rer Loka­len Grup­pe. Auch die hel­le Radio­ga­la­xie Cen­tau­rus A (NGC 5128) sowie die unre­gel­mä­ßi­ge Gala­xie NGC 5253, im süd­li­chen Stern­bild Stern­bild Zen­taur, sind Mit­glie­der die­ser Grup­pe. Im Gegen­satz zu M 83 sind sie von unse­ren Brei­ten aus nicht beob­acht­bar. Wei­te­re Mit­glie­der sind NGC 5264, IC 4316 und PGC 48029. Im Jahr 2003 wur­den 112 Cep­hei­den und zwei Bede­ckungs­ver­än­der­li­che in M 83 gefun­den – die ers­ten außer­halb der Loka­len Grup­pe. Aus die­sem Grund wird Mes­sier 83, zusam­men mit Mes­sier 31 am Nord­him­mel, als Kali­brie­rungs­in­stru­ment für ande­re Ent­fer­nungs­mess­me­tho­den verwendet.

Starburst durch Galaxienwechselwirkung

Mes­sier 83 ist mit einer Aus­deh­nung von 75.000 Licht­jah­ren nur etwa 1/2 Mal so groß wie unser eige­nes Milch­stra­ßen­sys­tem. Zählt man ihre äuße­re Regi­on, die nur auf sehr lang belich­te­ten Fotos sicht­bar sind, dazu, sind es sogar 118.000 Licht­jah­re. Hier­bei han­delt es sich wahr­schein­lich um Ster­nen­bö­gen einer vor kur­zer Zeit von M 83 ver­schlun­ge­nen Satel­li­ten­ga­la­xie. Ihren Spi­ral­ar­me zei­gen auf lang belich­te­ten Foto­gra­fien zahl­rei­che röt­lich leuch­ten­de Was­ser­stoff­ne­bel. Auch heut­zu­ta­ge ent­ste­hen dar­aus noch sehr vie­le jun­ge und hei­ße Stern­hau­fen. Ein so genann­ter Star­burst fin­det statt. Die­se sind als bläu­li­che Kno­ten in den Spi­ral­ar­men von M 83 erkenn­bar. Vie­le die­ser jun­gen Stern­hau­fen sind nur weni­ge Mil­lio­nen Jah­re alt und regen wie­der­um das ihnen umlie­gen­de Was­ser­stoff­gas zum Leuch­ten an. Ins­ge­samt wur­den rund 3.000 jun­ge Stern­hau­fen gefun­den, die weni­ger als 5 bis 10 Mil­lio­nen Jah­re alt sind. Fer­ner erkennt man zwi­schen den Spi­ral­ar­men noch zahl­rei­che Gebie­te aus inter­stel­la­rem Staub. Die röt­lich leuch­ten­den Ster­nen­ste­hungs­re­gio­nen kön­nen bis in das 20 Bogen­se­kun­den gro­ße Kern­ge­biet der Gala­xie ver­folgt werden.

HST Messier 83
Der Zen­tral­be­reich der Süd­li­chen Feu­er­rad­ga­la­xie in einer Auf­nah­me des Hub­ble-Welt­raum­te­le­skops – Cre­dit: NASA, ESA, and the Hub­ble Heri­ta­ge Team (STScI/AURA), Ack­now­led­ge­ment: Wil­liam Blair (Johns Hop­kins Uni­ver­si­ty), Public domain, via Wiki­me­dia Commons

In die­ser Regi­on fin­det man eben­falls zahl­rei­che jun­ge Stern­hau­fen und Super­stern­hau­fen, mit Mas­sen zwi­schen 10.000 und einer Mil­li­on Son­nen. Astro­no­men ver­mu­ten, dass die eigen­ar­ti­ge Zwerg­ga­la­xie NGC 5253, nur 2° süd­lich von M 83, auf­grund von Wech­sel­wir­kun­gen, einen Star­burst in der Zen­tral­re­gi­on von M 83 aus­ge­löst hat. Es ent­stand ein jun­ger, inne­rer Star­bur­string. NGC 5253 wird auch für die Ver­for­mung der Spi­ral­ar­me vor ein bis zwei Mil­li­ar­den Jah­ren ver­ant­wort­lich gemacht. Ein extrem mas­se­rei­cher Stern­hau­fen, mit einer Gesamt­mas­se von etwa 10 Mil­lio­nen Son­nen, ent­stand vor etwa 100 Mil­lio­nen Jah­ren aus einer frü­he­ren Star­burst­pha­se. Die­ser befin­det sich nur weni­ge Bogen­se­kun­den vom kine­ma­ti­schen Zen­trum der Gala­xie entfernt.

Mes­sier 83 im ultra­vio­let­ten Licht (rechts) und im Ultra­vio­let­ten & Radio­wel­len­be­reich (links) – Cre­dit: NASA/­JPL-Cal­tech/­V­LA/M­PIA, Public domain, via Wiki­me­dia Commons

Die Stern­ent­ste­hungs­ra­te in der Süd­li­chen Feu­er­rad­ga­la­xie ist ent­lang der Vor­der­kan­te der Spi­ral­ar­me höher, als von der Dich­te­wel­len­theo­rie vor­her­ge­sagt. Im Jahr 2008 ent­deck­te der NASA Satel­lit Gala­xy Evo­lu­ti­on Explo­rer (GALEX) eben­falls eine gro­ße Anzahl jun­ger Ster­ne in den äuße­ren Berei­chen der Gala­xie. Die­se rei­chen bis in einem Abstand von 140.000 Licht­jah­re zum Kern. Radio­be­ob­ach­tun­gen zei­gen in die­sen Regio­nen galak­ti­sche Arme aus neu­tra­lem Was­ser­stoff­gas. Die­se Gas­schei­be ent­hält gut 80% der Gesamt­mas­se von Mes­sier 83. Ihr Kern­be­reich wird dage­gen über­wie­gend von einer älte­ren Stern­po­pu­la­ti­on domi­niert. Der schon wei­ter oben im Text ange­spro­che­ne dop­pel­te zir­kum­nu­klea­re Star­burst-Ring besitzt einen Durch­mes­ser von 1.000 Licht­jah­ren. Dort wird Mate­ri­al in die Zen­tral­re­gi­on trans­por­tiert. Aus die­sem Grund fin­det zur Zeit im Zen­tral­be­reich von Mes­sier 83 die hef­tigs­te Stern­ent­ste­hung statt.

Der Zen­tral­be­reich im nahen Infra­rot vom James Webb Space Telescope (JWST) – ESA/Webb, NASA & CSA, A. Ada­mo (Stock­holm Uni­ver­si­ty) and the FEAST JWST team, CC BY 4.0, via Wiki­me­dia Commons

Mit Hil­fe des Ata­ca­ma Lar­ge Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) wur­de ein Mikro­qua­sar im Zen­trum von Mes­sier 83 nach­ge­wie­sen. Hier­bei han­delt es sich um ein Schwar­zes Loch, mit einer Mas­se von nur 100 Son­nen. Das Schwar­ze Loch emit­tiert zwei Jets, die wie­der­um das ihm umge­ben­de Gas auf­hei­zen. Wei­te­re Unter­su­chun­gen bele­gen, dass Mes­sier 83 zwei Kern­ge­bie­te besitzt, ähn­lich wie die berühm­te Andro­me­da­ga­la­xie (Mes­sier 31). Das sicht­ba­re Zen­trum befin­det sich nicht genau in der Mit­te der Schei­be son­dern etwa 200 Licht­jah­re ver­setzt. Es wur­de eine gas­för­mi­ge Akkre­ti­ons­schei­be, mit einem Durch­mes­ser von fast 400 Licht­jah­ren, nach­ge­wie­sen, die um den außer­mit­ti­gen Kern rotiert. Kei­ner der bei­den Ker­ne ist auf das kine­ma­ti­sche Zen­trum von M 83 aus­ge­rich­tet. Astro­no­men ver­mu­ten des­halb, dass die Gala­xie in der Ver­gan­gen­heit eine klei­ne­re Gala­xie ein­ver­leibt hat, wobei der visu­ell sicht­ba­re Kern ein Über­rest die­ser von M 83 ver­schlun­ge­nen Gala­xie zu sein scheint.

Supernovae

In den zurück­lie­gen­den Jahr­zehn­ten wur­den ins­ge­samt sechs Super­no­vae in M 83 nach­ge­wie­sen: SN 1923A, SN 1945B, SN 1950B, SN 1957D, SN 1968L und SN 1983N. Die Super­no­va SN 1968L war von allen Super­no­vae die hells­te. Sie wur­de von dem süd­afri­ka­ni­schen Ama­teur­as­tro­no­men Jack C. Ben­nett in Pre­to­ria ent­deckt, als er nach einem Kome­ten Aus­schau hielt. Sie leuch­te­te als Typ I Super­no­va, nur 5 Bogen­se­kun­den vom Kern ent­fernt, auf und erreich­te eine maxi­ma­le Hel­lig­keit zwi­schen 11 und 12 Grö­ßen­klas­sen. Hier­bei han­del­te es sich um die ers­te visu­el­le Ent­de­ckung einer Super­no­va seit der Erfin­dung des Tele­skops über­haupt! Ins­ge­samt wur­den über 300 Super­no­va­res­te in der Gala­xien­schei­be von M 83 nach­ge­wie­sen. Sie spie­len bezüg­lich der Kine­ma­tik des inter­stel­la­ren Gases in der Schei­be eine beson­de­re Rol­le. Jah­re­lang war Mes­sier 83 auch die­je­ni­ge Gala­xie, in der die meis­ten Super­no­vae ent­deckt wur­den. Im Jahr 2009 wur­de sie aber von der im Stern­bild Cyg­nus behei­ma­te­ten Spi­ral­ga­la­xie NGC 6946 über­trof­fen. Auch in der Spi­ral­ga­la­xie Mes­sier 61, im Stern­bild Vir­go, wur­den in den zurück­lie­gen­den Jah­ren sechs die­ser Stern­ex­plo­sio­nen beobachtet.

Beobachtung

Mes­sier 83 kann von süd­li­chen Stand­or­ten aus selbst in einem klei­nen Opern­glas auf­ge­fun­den wer­den. Unter Zuhil­fe­nah­me eines 7x50 bzw. 10x50 Feld­ste­cher erscheint sie als run­der neb­li­ger Fleck, mit einem hel­le­ren Kern­ge­biet. Für nörd­li­che Beob­ach­ter ist M 83 dage­gen ein recht schwie­ri­ges Objekt. Schon mit klei­ne­ren Tele­sko­pen sind am Süd­him­mel ihre Spi­ral­ar­me sicht­bar, die eine Bal­ken­struk­tur for­men. Für Beob­ach­ter auf der Nord­halb­ku­gel sind Tele­sko­pe von min­des­tens 3 bis 4 Zoll Öff­nung, eine gute Hori­zont­sicht sowie ein dunk­ler, trans­pa­ren­ter Him­mel nötig, um M 83 über­haupt auf­zu­spü­ren. Sie erscheint hier nur als hel­ler Nebel­fleck, mit einem Durch­mes­ser von 1/3 des Voll­mon­des. Ihr hel­les Kern­ge­biet ist dabei am auf­fäl­ligs­ten. Die Gala­xien­schei­be erscheint auf bei­den Sei­ten des Kerns bereits gemot­telt. Mit 6 bis 8 Zoll Öff­nung und höher Ver­grö­ße­rung um 70-fach besitzt Mes­sier 83 ein hel­les und beson­ders auf­fäl­li­ges Kern­ge­biet sowie einen Halo aus schwä­che­rem Nebel. In guten Näch­ten sind, um das Zen­trum her­um, dunk­le Struk­tu­ren wahr­nehm­bar. Eine dif­fu­se Auf­hel­lung zieht sich dabei quer durch das Zen­trum hin­weg. Hier­bei han­delt es sich schon um die ers­ten Anzei­chen ihrer Spi­ral­struk­tur. Mit 10 bis 12 Zoll Öff­nung und hoher Ver­grö­ße­rung ent­wi­ckelt sich die Gala­xie zu einem atem­be­rau­ben­den Objekt. Hier sprin­gen einem die Spi­ral­ar­me von M 83 regel­recht ins Auge. Die zwei Haupt­ar­me von Mes­sier 83 for­men ein spie­gel­ver­kehr­tes „S“. Der inne­re Arm ver­läuft in einer engen Kur­ve in Rich­tung Nor­den. Der äuße­re Arm weist eine bemer­kens­wer­te recht­wink­li­ge Bie­gung auf. Der süd­li­che Arm ist deut­lich kür­zer und ent­springt aus der nord­öst­li­chen Sei­te des Bal­kens. Nach Wes­ten ver­läuft eine sehr leich­te Auf­hel­lung. Hier­bei han­delt es sich um einen schwä­che­ren drit­ten Arm. Es erschei­nen zahl­rei­che Kno­ten, hel­len Kon­den­sa­tio­nen sowie dunk­le Staub­spu­ren, die die Spi­ral­ar­me von­ein­an­der abgren­zen. Der zen­tra­le Bal­ken, der sich von Nord­ost nach Süd­west erstreckt, ist auf­fäl­lig. Der Kern sel­ber ähnelt eher einem Stern.

Aufsuchkarte Messier 83
Auf­such­kar­te für Mes­sier 83 – erstellt mit SkytechX

Die Gala­xie ist ein Objekt für den spä­ten Früh­lings­him­mel. Sie steht nahe an der nörd­li­chen Gren­ze zum Stern­bild Cen­tau­rus und rund 18° süd­lich von Spi­ca in der Jung­frau. Für nörd­li­che Beob­ach­ter steigt Mes­sier 83 nie beson­ders hoch über den Süd­ho­ri­zont. Um die Süd­li­che Feu­er­rad­ga­la­xie auf­zu­su­chen, gehen wir am bes­ten von den Ster­nen Gam­ma Hydrae (3,0 mag) oder Pi Hydrae (3,3 mag) aus. Die Gala­xie befin­det sich knapp 6 ½ Grad süd­lich und 3° öst­lich von Gam­ma. Wenn wir die­se bei­de Ster­ne ver­bin­den und die Stre­cke, im rech­ten Win­kel, in Rich­tung Süden ver­län­gern, soll­te der Ort, wo sich M 83 befin­det, zu loka­li­sie­ren sein. Wir stel­len Gam­ma Hydrae in die Mit­te des Sucher­fern­rohrs ein und fol­gen die Drei­er­ket­te aus Ster­nen in Rich­tung Süd­os­ten. Süd­öst­lich vom letz­ten Stern befin­det sich ein Stern der 6. Grö­ßen­klas­se. Rund 2° süd­lich davon steht eine wei­te­re Drei­er­ket­te aus Ster­nen der 5. bis 6. Grö­ße. Am Ende die­ser Ket­te schwen­ken wir das Tele­skop rund 1° nach Süd­os­ten. Nun soll­te M 83, nur ein hal­bes Grad süd­west­lich eines wei­te­ren Sterns der 6. Grö­ßen­klas­sen, im Gesichts­feld des Tele­skops auf­tau­chen. Für süd­li­che­re Beob­ach­ter gestal­tet sich die Suche deut­lich ein­fa­cher: Die Gala­xie liegt nörd­lich von Men­kent (The­ta Cen, 2,1 mag) und Iota Cen­tau­ri (2,8 mag), die mit der Gala­xie eine nahe­zu gleich­schenk­li­ges Drei­eck bil­den. Wenn man nun die Stre­cke zwi­schen My (2,9) und Zeta Cen­tau­ri (2,6 mag) um das Drei­fa­che ver­län­gert, trifft man direkt im Sucher­te­le­skop auf das Objekt.

Auf­such­kar­te Süd­li­che Feu­er­rad­ga­la­xie (Mes­sier 83) (48,8 KiB, 261 hits)

Steckbrief für Messier 83

Objekt­na­meMes­sier 83
Kata­log­be­zeich­nungNGC 5236, PGC 48082, ESO 444–81, MCG ‑5–32-50, UGCA 366 
Eigen­na­meSüd­li­che Feu­er­rad­ga­la­xie, Sou­thern Pinwheel
TypGala­xie, SBc
Stern­bildWas­ser­schlan­ge (Hydra)
Rekt­aszen­si­on (J2000.0)13h 37m 00,2s
Dekli­na­ti­on (J2000.0)-29° 52′ 02″
V Hel­lig­keit7,5 mag
Flä­chen­hel­lig­keit12,8 mag
Win­kel­aus­deh­nung12,9′ x 11,5′
Posi­ti­ons­win­kel44°
Abso­lu­te Helligkeit-21,47 mag
Durch­mes­ser75.000 Licht­jah­re
Ent­fer­nung14,7 Mil­lio­nen Lichtjahre
Beschrei­bungvB,vL,E55,esBMN,spir; Fast Sup­No­va producer‑4 in 50 yrs 
Ent­de­ckerAbbé Nico­las Lou­is de Lacail­le, 1752
Stern­at­lan­tenCam­bridge Star Atlas: Chart 17 
Inter­stel­larum Deep Sky Atlas: Chart 81
Mill­en­ni­um Star Atlas: Charts 889–890 (Vol II)
Pocket Sky Atlas: Chart 46
Sky Atlas 2000: Chart 21
Urano­me­tria 2nd Ed.: Chart 167

Andreas

Andreas Schnabel war bis zum Ende der Astronomie-Zeitschrift "Abenteuer Astronomie" im Jahr 2018 als Kolumnist tätig und schrieb dort über die aktuell sichtbaren Kometen. Er ist Mitglied der "Vereinigung für Sternfreunde e.V.". Neben Astronomie, betreibt der Autor des Blogs auch Fotografie und zeigt diese Bilder u.a. auf Flickr.

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