Objekte des Monats: Die Südliche Feuerradgalaxie Messier 83

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.

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.

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.

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.

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.

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, 226 hits)

Steckbrief für Messier 83