Objekte des Monats: Der Kugelsternhaufen Messier 71

Der Kugel­stern­hau­fen Mes­sier 71 (NGC 6838), im nörd­li­chen Stern­bild Pfeil (Sagit­ta), wur­de im Jahr 1746 von dem Schwei­zer Astro­no­men und Mathe­ma­ti­ker Jean-Phil­ip­pe de Che­seaux ent­deckt. Der deut­sche Astro­nom Johann Gott­fried Köh­ler beob­ach­te­te den Stern­hau­fen zwi­schen den Jah­ren 1772 und 1779 von Dres­den aus. Charles Mes­siers Freund und Kol­le­ge Pierre Méchain fand den Kugel­hau­fen am 28. Juni 1780 eben­falls unab­hän­gig. Mes­sier nahm die Ent­de­ckung Méchains zum Anlass, ihn am 4. Okto­ber 1780 eben­falls zu beob­ach­ten und zu kata­lo­gi­sie­ren. Der fran­zö­si­sche Astro­nom beschrieb ihn als sehr schwa­chen Nebel ohne Ster­ne, zwi­schen den Ster­nen Gam­ma und Del­ta des Stern­bilds Pfeils. Der deutsch-bri­ti­sche Astro­nom Fried­rich Wil­helm Her­schel war schließ­lich der ers­te Beob­ach­ter, der den Stern­hau­fen im Jahr 1783 in sei­ne Ein­zel­ster­ne auf­lö­sen konn­te. Im angel­säch­si­schen Sprach­raum trägt M 71 den Eigen­na­men „Angel­fi­sh Cluster“.

Ein ungewöhnlicher Kugelsternhaufen in der Sommermilchstraße

Mes­sier 71 ist mit einer schein­ba­ren Hel­lig­keit von 6,1 mag das hells­te Deep-Sky-Objekt im klei­nen aber trotz­dem recht ansehn­li­chen Stern­bild Pfeil. Was die­sen Kugel­stern­hau­fen aus der Sicht der Beob­ach­ter so beson­ders macht ist die Tat­sa­che, dass die­ser voll­stän­dig bis zum Kern auf­ge­löst wer­den kann, was bei Kugel­stern­hau­fen eher sel­ten der Fall ist. M 71 gehört zum inne­ren galak­ti­schen Halo und steht nur 12.700 Licht­jah­re von der Erde und 21.800 Licht­jah­re vom galak­ti­schen Zen­trum ent­fernt. Er besitzt eine Leucht­kraft von rund 19.000 Son­nen, eine Mas­se von 53.000 Son­nen­mas­sen und einen schein­ba­ren Durch­mes­ser von 7,2 Bogen­se­kun­den. Sein wah­rer Durch­mes­ser beläuft sich auf ca. 27 Licht­jah­re. Die Ein­ord­nung des Objekts als Kugel­stern­hau­fen galt lan­ge als umstritten.

Bis in die 1970er Jah­re hin­ein galt M 71 als dicht besie­del­ter offe­ner Stern­hau­fen. Heut­zu­ta­ge geht man aber davon aus, dass es sich bei Mes­sier 71 um einen sehr locker kon­zen­trier­ten Kugel­stern­hau­fen han­delt. Er besitzt die Kon­zen­tra­ti­ons­klas­se X bis XII, ähn­lich wie die kugel­för­mi­gen Stern­hau­fen Mes­sier 68 in der Hydra oder NGC 5053 in Coma Bere­nices. Sei­ne Erschei­nungs­form und ande­re astro­phy­si­ka­li­sche Para­me­ter, wie das Far­ben-Hel­lig­keits-Dia­gramm, spre­chen aber eher für einen dicht gedräng­ten offe­nen Stern­hau­fen, ähn­lich Mes­sier 11 im Stern­bild Scu­tum. Eine zen­tra­le Kon­zen­tra­ti­on zur Mit­te ist nicht erkenn­bar. Auch sei­ne Mit­glieds­ster­ne sind deut­lich metall­rei­cher als in ande­ren Kugel­stern­hau­fen. Die Ster­ne kom­men auf eine Metal­li­zi­tät von einem Fünf­tel des sola­ren Wer­tes. Die meis­ten Kugel­stern­hau­fen wei­sen dage­gen nur ein Hun­derts­tel der Metall­häu­fig­keit unse­rer Son­ne auf.

Fehlende Haufenveränderliche

Hau­fen­ver­än­der­li­chen vom Typ RR Lyrae feh­len in Mes­sier 71 völ­lig, die man nor­ma­ler­wei­se recht zahl­reich in Kugel­stern­hau­fen fin­det. Unter­su­chun­gen zei­gen aber einen kur­zen hori­zon­ta­len Rie­sen­ast im H‑R Dia­gramm, der nor­ma­ler­wei­se einen Kugel­stern­hau­fen cha­rak­te­ri­siert. Die­ser kur­ze Ast erklärt womög­lich auch das Feh­len der RR-Lyrae-Ster­ne. Trotz alle­dem wur­den in Mes­sier 71 mehr als 40 ver­än­der­li­che Ster­ne ent­deckt. Der hells­te von ihnen, Z Sagit­tae, ist ein halb­re­gel­mä­ßi­ger Ver­än­der­li­cher Roter Rie­se der Spek­tral­klas­se M. Die­ser schwankt mit einer schein­ba­ren Hel­lig­keit zwi­schen 13,5 bis 15,7 mag inner­halb von 190,8 Tagen. Neben den ver­än­der­li­chen Ster­nen wur­den auch 13 Blaue Nach­züg­ler (Blue Stragg­lers) gefun­den, die eben­falls typisch für kugel­för­mi­ge Stern­hau­fen sind. Nur rund 320 Ster­ne, bis zu einer Grenz­grö­ße von 18,5 mag, konn­ten in einem Radi­us von 3 Bogen­mi­nu­ten vom Kern ein­deu­tig M 71 zuge­ord­net wer­den. Damit gehört der Kugel­stern­hau­fen zu den kleins­ten sei­ner Art. Außer­dem gehört Mes­sier 71, mit einem Alter von 9 bis 10 Mil­li­ar­den Jah­ren, zu den jün­ge­ren Kugel­hau­fen des Milch­stra­ßen­ha­los. Ähn­li­che Wer­te wei­sen nur noch NGC 104 (47 Tuca­nae) und M 68 auf. Womög­lich hat der Hau­fen, wäh­rend sei­nes 160 Mil­lio­nen Jah­re dau­ern­den Umlauf um das galak­ti­sche Zen­trum, zahl­rei­che Mit­glieds­ster­ne ver­lo­ren. Außer­dem ent­fernt er sich nie weit von der galak­ti­schen Schei­be. Der letz­te Durch­gang durch die­se fand ver­mut­lich vor rund 16 Mil­lio­nen Jah­ren statt.

Neue­re Stu­di­en unter Zuhil­fe­nah­me des Chandra-Rönt­gen­ob­ser­va­to­ri­um der NASA wei­sen fünf Rönt­gen­quel­len inner­halb des Kern­ra­di­us von M 71 nach. Bei einem die­ser Rönt­gen­quel­le han­delt es sich um einen Mate­rie akkre­tie­ren­den binä­ren Mil­li­se­kun­den­pul­sar (PSR J1953+1846A). Die­ser umkreist sei­nen Begleit­stern inner­halb von nur 4,2 Stun­den. In der Nähe zu Mes­sier 71, nur ein hal­bes Grad süd­west­lich, befin­det sich der ziem­lich licht­schwa­che und des­halb eher schwie­rig zu beob­ach­ten­de offe­ne Stern­hau­fen Har­vard 20 (Col­lin­der 408). Die­ser besitzt rund 30 Ster­ne, eine schein­ba­re Aus­deh­nung von 7,8 Bogen­mi­nu­ten und eine Hel­lig­keit von 9,6 mag.

Beobachtung

Schon unter einem etwas auf­ge­hell­ten Him­mel lohnt es sich bereits einen Blick auf Mes­sier 71 zu wer­fen. Mit einem guten 10x50 Fern­glas, unter einem guten Land­him­mel, sieht man auf hal­ber Stre­cke zwi­schen Gam­ma und Del­ta Sagit­tae, in der Nähe des 6 mag hel­len Sterns 9 Sagit­tae, einen hel­len, run­den und dif­fu­sen Nebel­fleck, mit einem etwas hel­le­rem Zen­trum. Im grö­ße­ren 16x70 Feld­ste­cher erkennt man einen ziem­lich aus­ge­dehn­ten Licht­fleck, in einer stern­rei­chen Umge­bung, der bereits leich­te Auf­lö­sungs­er­schei­nun­gen zeigt. Sein Rand erscheint deut­lich dif­fus. Die­sen Ein­druck bie­tet einem auch ein Tele­skop zwi­schen 2 ½ und 4‑Zoll Öff­nung. Hier zeigt sich bei Ver­grö­ße­run­gen um 40-fach eine mäßig kon­den­sier­te Auf­hel­lung, die mit höhe­rer Ver­grö­ße­rung leicht kör­nig wirkt. Der Stern­hau­fen erscheint unre­gel­mä­ßig und eher oval. Ein auf­fäl­li­ger Stern der 11. Grö­ßen­klas­se befin­det sich direkt am Süd­rand von M 71. Mit 6 bis 8‑Zoll Öff­nung und mitt­le­ren Ver­grö­ße­run­gen erscheint der Kugel­hau­fen mit­tel­groß, in Form des Buch­sta­ben „Y“ bzw. drei­ecks­för­mig, sehr hell und leicht gespren­kelt. Mit hoher Ver­grö­ße­rung um 130-fach sind nur rund 20 bis 30 Ster­ne der 12. bis 14. Grö­ßen­klas­se zu erken­nen. Die­se prä­sen­tie­ren sich vor einem dif­fu­sen Hin­ter­grund unauf­ge­lös­ter Ster­ne. Mes­sier 71 wirkt nun wenig zur Mit­te hin kon­zen­triert. Der Hin­ter­grund bleibt eher neb­lig. Dunk­le Fle­cken inner­halb des Hau­fens sind eben­falls wahr­nehm­bar. Zwei auf­fäl­li­ge Ster­nen­ket­ten ragen in Rich­tung Nord­os­ten aus dem Stern­hau­fen her­aus. Bei noch grö­ße­rer Öff­nung von 10 bis 12-Zoll und Ver­grö­ße­run­gen zwi­schen 100 und 120-fach ähnelt M 71 eher einem kom­pak­ten offe­nen Stern­hau­fen. Die­ser erscheint nun deut­lich unsym­me­trisch und leicht pfeil- bzw. fächer­för­mig, mit einer nach Süd­wes­ten zei­gen­den Spit­ze. Es sind rund 150 schwa­chen Ein­zel­ster­nen erkenn­bar. Die West­sei­te des Hau­fens ist nun deut­lich schär­fer defi­niert. Es gestal­tet sich mit die­ser Öff­nung aller­dings als recht schwie­rig, zwi­schen den Ster­nen des Hau­fens und den Vor­der­grund- bzw. Hin­ter­grund­ster­nen unse­rer Hei­mat­ga­la­xie zu unterscheiden.

Die bes­te Zeit Mes­sier 71 zu beob­ach­ten sind die Som­mer- und Herbst­mo­na­te, wenn das Stern­bild Pfeil in gro­ßer Höhe im Süden kul­mi­niert. Um M 71 auf­zu­su­chen gehen wir zuerst vom Stern­bild Aqui­la aus. Das Stern­bild Sagit­ta befin­det sich direkt ober­halb des Adlers. Es besteht zur Haupt­sa­che aus vier Ster­nen, die fast eine gera­de Linie bil­den. Der Kugel­stern­hau­fen ist sehr leicht auf­zu­fin­den, liegt er doch genau in der Mit­te die­ser Ver­bin­dungs­li­nie, zwi­schen den bei­den hel­len Ster­nen Gam­ma (3,5 mag) und Del­ta Sagit­tae (3,7 mag). Rund 1,2° öst­lich von Del­ta Sge steht eine Ket­te aus Ster­nen der 6. bis 8. Grö­ßen­klas­se, an deren Süd­ende sich der 6 mag hel­le Stern 9 Sge befin­det. M 71 steht ca. 20 Bogen­mi­nu­ten nord­öst­lich die­ses Sterns.

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Steckbrief für Messier 71