Objekte des Monats: Die Balkenspiralgalaxie Messier 109

Mes­sier 109 (NGC 3992) ist eine Bal­ken­spi­ral­ga­la­xie im nörd­li­chen Stern­bild Gro­ßer Bär (Ursa Major). Sie wur­de am 12. März 1781 von dem fran­zö­si­schen Astro­no­men Pierre Méchain ent­deckt und am 6. Mai 1783 in einem Brief an Johann Ber­noul­li erwähnt. Charles Mes­sier beob­ach­te­te die­ses Objekt wahr­schein­lich zwi­schen Ende März und Anfang Mai 1781, als er die Posi­tio­nen von drei Nebeln über­prüf­te, die ihm von sei­nem Kol­le­gen und Freund Méchain gemel­det wor­den waren. Die ande­ren Nebel waren Mes­sier 97 und Mes­sier 108. Offen­bar hat­te Mes­sier vor der Ver­öf­fent­li­chung sei­nes Kata­logs nur eines die­ser Objek­te, den Eulen­ne­bel (M 97), ver­mes­sen. Kurz nach sei­ner Beob­ach­tung notier­te er die Posi­ti­on des Objekts unter der Num­mer 99 in sei­ner per­sön­li­chen Kopie des Kata­logs. Die Rekt­aszen­si­on pass­te gut zu NGC 3953 und zu Gam­ma Ursae Majo­ris, wäh­rend die Dekli­na­ti­on zu NGC 3992 pass­te. Daher ist es mög­lich, dass er tat­säch­lich bei­de Gala­xien sah und somit eben­falls als Ent­de­cker von NGC 3992 gilt.

Der deutsch-bri­ti­sche Astro­nom Fried­rich Wil­helm Her­schel beob­ach­te­te das Objekt am 12. April 1789 unab­hän­gig davon. Er nahm die Gala­xie anschlie­ßend in sei­nen Kata­log der Stern­hau­fen und Nebel auf. Er beschrieb sie als ziem­lich hel­len Nebel mit hel­lem, auf­lös­ba­rem, fle­cki­gem Kern und sehr schwa­chen, aus­ge­dehn­ten Aus­läu­fern. Aller­dings klas­si­fi­zier­te er Mes­sier 109 fälsch­li­cher­wei­se als pla­ne­ta­ri­schen Nebel. Die Gala­xie wur­de daher erst im Jahr 1953 von dem US-ame­ri­ka­ni­schen Astro­no­men Owen Gin­ge­rich in den „offi­zi­el­len” Mes­sier-Kata­log auf­ge­nom­men. Er ver­maß die Posi­ti­on von NGC 3992 und ver­glich die­se mit Mes­siers Auf­zeich­nun­gen. Im Jahr 2006 stell­te der nie­der­län­di­sche Ama­teur­as­tro­nom Henk Bril jedoch fest, dass das von Pierre Méchain gese­he­ne Objekt nicht NGC 3992, son­dern NGC 3953 war, ein benach­bar­tes Mit­glied der M109-Grup­pe. Daher fin­det man auch manch­mal die Bezeich­nung M 109B für NGC 3953. Trotz­dem gilt NGC 3992 wei­ter­hin als M 109 und wird heu­te als eine der ursprüng­li­chen Ent­de­ckun­gen Mes­siers angesehen.

Ein großes kosmisches Theta aus Sternen und Staub

Ursa Major, die dritt­größ­te Kon­stel­la­ti­on am Him­mel, ent­hält sie­ben Mes­sier-Objek­te. Fünf davon sind Gala­xien. Die rela­tiv licht­schwa­che Bal­ken­spi­ra­le vom Hub­ble-Typ SBc wird von den Mes­sier-Gala­xien in die­sem Stern­bild rela­tiv wenig beach­tet, obwohl sie in der Nähe des Sterns Phecda sehr leicht auf­zu­fin­den ist. Sie besitzt einen schein­ba­ren Durch­mes­ser von 7,6 x 4,7 Bogen­mi­nu­ten und eine schein­ba­re Hel­lig­keit von 9,8 mag. Somit ist sie bereits in klei­nen Tele­sko­pen sicht­bar. Heut­zu­ta­ge wird ange­nom­men, dass sich M 109 in einer Ent­fer­nung von ca. 83,5 Mil­lio­nen Licht­jah­ren zur Erde befin­det. Damit ist M 109 das am wei­tes­ten ent­fern­te Objekt in Mes­siers berühm­tem Nebel­ka­ta­log. In ihr kon­zen­trie­ren sich rund 250 Mil­li­ar­den Ster­ne auf eine Flä­che mit einer wah­ren Aus­deh­nung von unge­fähr 180.000 Licht­jah­ren. Damit ist die Gala­xie in ihrer Aus­deh­nung und Mas­se deut­lich grö­ßer als unser eige­nes Milchstraßensystem.

Die Gala­xie ver­fügt über einen deut­lich sicht­ba­ren Bal­ken sowie eine schwa­che inne­re Ring­struk­tur. Der mar­kan­te zen­tra­le Bal­ken ver­leiht der Gala­xie auf Fotos das Aus­se­hen des grie­chi­schen Buch­sta­bens The­ta. Im Gegen­satz zu den klas­si­scher­wei­se S‑förmigen Bal­ken­spi­ra­len endet ihr Bal­ken in kur­zen, gegen den Uhr­zei­ger­sinn ver­lau­fen­den Armen. Die­se win­den sich so eng umein­an­der, dass sie einen umschlie­ßen­den Ring bil­den. Die bei­den gro­ßen, im Uhr­zei­ger­sinn ver­lau­fen­den Arme tei­len sich in zwei Arme auf, wodurch die Gala­xie eine modi­fi­zier­te S‑Form erhält. Die Gebie­te mit neu­tra­lem Was­ser­stoff sind gleich­mä­ßig, mit nur gerin­ger Aus­deh­nung, über die Gala­xien­schei­be ver­teilt. In der Nähe des Bal­kens zei­gen sie jedoch eine Art Loch. Wahr­schein­lich wur­de das Gas in der Ver­gan­gen­heit in Rich­tung Bal­ken trans­por­tiert. Auf­grund der Lee­re des Lochs kön­nen in der jün­ge­ren Ver­gan­gen­heit kei­ne gro­ßen Akkre­ti­ons­er­eig­nis­se statt­ge­fun­den haben. Im inne­ren Bereich der Schei­be gibt es prak­tisch kein Gas mehr und die Stern­ent­ste­hung ist längst zum Erlie­gen gekommen.

Die Spi­ral­ar­me von Mes­sier 109 erschei­nen auf lang belich­te­ten Auf­nah­men kom­plex und nahe­zu sym­me­trisch. Nur im Spi­ral­arm, der am unte­ren Ende des Bal­kens beginnt und öst­lich des Zen­trums ver­läuft, ist eine Stö­rung sicht­bar, die mit einer Auf­spal­tung des Arms ver­bun­den ist. Die Spi­ral­ar­me zeich­nen sich im All­ge­mei­nen durch eine jün­ge­re, bläu­li­che Stern­po­pu­la­ti­on aus. Der Bal­ken, der schnell um das Zen­trum rotiert, ent­hält älte­re, röt­li­che Ster­ne. Ihr Kern ist vom LINER-Typ und weist ein Emis­si­ons­spek­trum auf, das durch brei­te Lini­en schwach ioni­sier­ter Ato­me gekenn­zeich­net ist. In sei­nem Zen­trum befin­det sich ein super­mas­se­rei­ches Schwar­zes Loch mit einer Mas­se von 107 Mil­lio­nen Sonnenmassen.

Am 8. März 1956 ent­deck­te Howard S. Gates mit dem 18-Zoll-Schmidt-Tele­skop des Palo­mar-Obser­va­to­ri­ums die Super­no­va SN 1956A. Sie leuch­te­te im süd­öst­li­chen Bereich der Gala­xien­schei­be auf und erreich­te eine maxi­ma­le Hel­lig­keit von 12,3 bis 12,8 Magni­tu­den. Sie wur­de dem Super­no­va-Typ Ia zuge­rech­net. In unmit­tel­ba­rer Nähe von M 109 sind drei Satel­li­ten­ga­la­xien bekannt. Hier­bei han­delt es sich um die Zwerg­ga­la­xien UGC 6923, UGC 6940 und UGC 6969, mit Durch­mes­sern von jeweils weni­ger als 12.000 Licht­jah­ren. Das Aus­se­hen von M 109 könn­te auf den Ein­fluss die­ser Gala­xien zurück­zu­füh­ren sein.

Die M109-Galaxiengruppe

Mes­sier 109 ist die hells­te Gala­xie der M109-Gala­xien­grup­pe, die auch als Ursa-Major-Wol­ke bekannt ist. Dabei han­delt es sich um einen grö­ße­ren und locke­ren Gala­xien­hau­fen, mit etwa 50 Mit­glie­dern. Je nach Quel­le ist die­ser zwi­schen 55 und 68 Mil­lio­nen Licht­jah­re von der Erde ent­fernt. Das wür­de im Wider­spruch zur ange­ge­be­nen Ent­fer­nung von M 109 ste­hen. Zu die­ser Grup­pe gehö­ren neben M 109 auch die Gala­xie Mes­sier 108 sowie etwa 17 wei­te­re Gala­xien, deren Zuge­hö­rig­keit noch unklar ist. Die Gala­xien­grup­pe ist eine Unter­grup­pe des Ursa-Major-Gala­xien­hau­fens, der fast 300 Gala­xien umfasst. Die­se Ansamm­lung von Wel­ten­in­seln ist einer von nur drei gro­ßen Gala­xien­hau­fen inner­halb eines Radi­us von 150 Mil­lio­nen Licht­jah­ren. Die ande­ren bei­den sind der Vir­go-Hau­fen und der For­nax-Hau­fen.

Der Ursa-Major-Gala­xien­hau­fen ent­hält etwa ein Drei­ßigs­tel der Mas­se des Vir­go-Hau­fens und ist Bestand­teil des Vir­go-Super­hau­fens. Der Ursa-Major-Hau­fen ist inso­fern unge­wöhn­lich, als dass er fast aus­schließ­lich aus Gala­xien des „spä­ten Typs” besteht (meist Sc- und Sbc-Spi­ra­len). Im Gegen­satz dazu bestehen die meis­ten Gala­xien­hau­fen aus Gala­xien vom „frü­hen Typ”, zumeist ellip­ti­sche und lin­sen­för­mi­ge Gala­xien sowie Spi­ra­len vom frü­hen Typ. Laut der NASA/I­PAC-Daten­bank könn­te es sich bei Mes­sier 109 jedoch ledig­lich um eine Feld­ga­la­xie han­deln, die nicht zu einem Hau­fen oder einer Grup­pe gehört und daher gra­vi­ta­tiv iso­liert zu sein scheint.

Beobachtung

Auf­grund ihrer gerin­gen Flä­chen­hel­lig­keit ist die Gala­xie visu­ell recht schwer zu beob­ach­ten. Sie liegt an der Gren­ze zur Sicht­bar­keit mit einem han­dels­üb­li­chen 10×50 Fern­glas. Unter einem dunk­len Land­him­mel ist M 109 aller­dings bereits in klei­nen Tele­sko­pen und bei sehr guten Bedin­gun­gen sogar in einem 16×70 Fuji­non-Feld­ste­cher sicht­bar. Bei einer Öff­nung von 3 bis 4‑Zoll ist bei einer 70-fachen Ver­grö­ße­rung nur der klar defi­nier­te hel­le Kern erkenn­bar. Die­ser wird von einem dif­fu­sen, ost­nord­öst­lich bis west­süd­west­lich ver­lau­fen­den und ziem­lich schwa­chen Nebel umge­ben. Die Schei­be sel­ber wird von einem Drei­eck aus Ster­nen ein­ge­rahmt. Der in der Nähe ste­hen­de Stern Phecda (Gam­ma UMa) stört ein wenig bei der Beob­ach­tung und soll­te aus dem Gesichts­feld her­aus­ge­hal­ten wer­den. Mit einer Öff­nung von 6 bis 8‑Zoll ist optisch nur der hel­le Mit­tel­teil mit dem scharf und ziem­lich hell aus­ge­präg­ten Kern zu sehen. Die­ser ist von einem fle­cki­gen Nebel umge­ben. Der hells­te Teil des Bal­kens ist mit einer 150 bis 200-fachen Ver­grö­ße­rung erahn­bar und weist eine bir­nen­ar­ti­ge Form auf. Die Rän­der der Gala­xie lau­fen dif­fus in den Hin­ter­grund über.

Mit grö­ße­ren Tele­sko­pen von 10 bis 12-Zoll Öff­nung und 150-facher Ver­grö­ße­rung über­rascht die leich­te Sicht­bar­keit des zen­tra­len Bal­kens. Er prägt das Erschei­nungs­bild von Mes­sier 109 mit noch grö­ße­ren Tele­sko­pen. Im Zen­trum des Bal­kens ist ein ova­ler Schim­mer sicht­bar, der das Zen­trum der Gala­xie mar­kiert. Der Kern selbst erscheint stern­för­mig. Vom zen­tra­len Bal­ken gehen nebu­lö­se Bögen und Andeu­tun­gen von Spi­ral­ar­men aus. Die­se sind mit höhe­rer Ver­grö­ße­rung ohne gro­ße Anstren­gung zu erken­nen. An den lan­gen Ach­sen des Bal­kens befin­den sich auf bei­den Sei­ten grö­ße­re Hel­lig­keits­kon­zen­tra­tio­nen. Die süd­west­li­che Ver­di­ckung scheint etwas vom Zen­tral­ge­biet abge­trennt zu sein. Direkt neben der Gala­xie sind zwei Ster­ne der 12. Grö­ßen­klas­se zu sehen. Im Nor­den berührt ein Stern der 13. Grö­ßen­klas­se den zen­tra­len Teil, der nicht mit einer Super­no­va ver­wech­selt wer­den soll­te. Die 9,8 mag hel­le Bal­ken­spi­ral­ga­la­xie NGC 3953 steht nur 1° süd­öst­lich von M 109 und ist bei gerin­gen Ver­grö­ße­run­gen im sel­ben Gesichts­feld zu erkennen. 

Mes­sier 109 ist zir­kum­po­lar und am bes­ten in den Früh­lings­mo­na­ten zu beob­ach­ten. Die Gala­xie ist äußerst ein­fach auf­zu­spü­ren. Sie befin­det sich direkt unter dem lin­ken Eck­punkt des Wagen­kas­tens, nur 38 Bogen­mi­nu­ten süd­öst­lich des 2,4 mag hel­len Sterns Phecda (Gam­ma UMa). Bei guten Bedin­gun­gen ist sie sogar in einem ein­fa­chen Sucher­fern­rohr zu erkennen.

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Steckbrief für Messier 109