Objekte des Monats: Die Phantomgalaxie Messier 74

Die Spi­ral­ga­la­xie Mes­sier 74 (NGC 628) im Stern­bild Fische (Pis­ces), wur­de Ende Sep­tem­ber 1780 von dem fran­zö­si­schen Astro­no­men Pierre Méchain ent­deckt, der sei­ne Ent­de­ckung an sei­nen Freund Charles Mes­sier wei­ter­lei­te­te. Mes­sier bestimm­te drei Wochen spä­ter die Posi­ti­on und nahm die Gala­xie am 18. Okto­ber 1780 in sei­nen berühm­ten Nebel­ka­ta­log auf. Er beschrieb das Objekt als ziem­li­che gro­ßen Nebel ohne Ster­ne, der extrem schwer zu beob­ach­ten ist. Der deutsch-bri­ti­sche Astro­nom Wil­helm Her­schel beob­ach­te­te die Gala­xie am 28. Dezem­ber 1799 mit sei­nem 40 Fuß Tele­skop. Sein Sohn John beob­ach­te­te M 74 eben­falls und klas­si­fi­zier­te sie als Kugel­stern­hau­fen, weil er Ster­ne wahr­nahm, was im spä­te­ren New Gene­ral Cata­lo­gue von Drey­er über­nom­men wur­de. Die­se Fehl­ein­stu­fung des Objekts über­leb­te noch weit ins 20. Jahr­hun­dert hin­ein, obwohl im Jahr 1918 der ame­ri­ka­ni­sche Astro­nom Heber Doust Cur­tis, anhand sei­ner foto­gra­fi­schen Auf­nah­men, bestä­tig­te, dass es sich bei M 74 um eine wun­der­schö­ne sym­me­tri­sche Spi­ra­le han­delt. Der iri­sche Astro­nom Lord Ros­se war im Jahr 1848 übri­gens einer der ers­ten Beob­ach­ter, der die Spi­ral­struk­tur von M 74 erkann­te und beschrieb. Der deut­sche Astro­nom Fried­rich Arge­lan­der kata­lo­gi­sier­te die Gala­xie, wäh­rend der Bon­ner Durch­mus­te­rung, als Stern mit der Bezeich­nung BD +15°238. Wahr­schein­lich hat Arge­lan­der, mit sei­nem 78mm Refrak­tor, nur den hel­len stel­la­ren Kern von M 74 wahr­ge­nom­men. Auf­grund ihrer gerin­gen Flä­chen­hel­lig­keit ist Mes­sier 74 auch unter dem Eigen­na­men „Phan­tom­ga­la­xie“ (Phan­tom Gala­xy) bekannt.

Eine Grand-Design-Spirale

Mes­sier 74 ist mit einem Durch­mes­ser von 95.000 Licht­jah­ren unge­fähr halb so groß wie unser eige­nes Milch­stra­ßen­sys­tem. Sie ent­hält mehr als 300 Mil­li­ar­den Ster­ne, besitzt eine schein­ba­re Aus­deh­nung von 10,5 x 9,5 Bogen­mi­nu­ten am Him­mel und eine schein­ba­re Hel­lig­keit von 9,1 Grö­ßen­klas­sen. Auf­grund der gerin­gen Flä­chen­hel­lig­keit von nur 14,4 mag pro Qua­drat­bo­gen­mi­nu­ten, gehört M 74 zum schwie­rigs­ten Objek­te des gesam­ten Mes­sier-Kata­logs. Sie befin­det sich 32 Mil­lio­nen Licht­jah­re von der Erde ent­fernt und ist die Haupt­ga­la­xie einer klei­nen Grup­pe von 5 bis 7 Gala­xien, ähn­lich unse­rer Loka­len Grup­pe, zu denen auch die unge­wöhn­li­che Bal­ken­spi­ra­le und Polar­ring-Gala­xie NGC 660, die unge­wöhn­li­che Sm-Gala­xie UGC 891 (ein Misch­typ aus Spi­ra­le und irre­gu­lä­re Gala­xie) und wei­te­re klei­ne­re irre­gu­lä­re Wel­ten­in­seln wie UGC 1176, UGC 1195 und UGCA 20 gehö­ren. Sie wird als M‑74-Gala­xien­grup­pe bezeich­net. Auf­grund ihres Aus­se­hens zählt sie zur den so genann­ten „Grand-Design Spi­ral­ga­la­xien“, mit deut­lich her­vor­tre­ten­der Spi­ral­struk­tur, auf die wir genau von oben bli­cken. Der Nei­gungs­win­kel der Gala­xien­schei­be beträgt weni­ger als 10 Grad zu unse­rer Sicht­li­nie. Sie ähnelt vom Aus­se­hen her Mes­sier 101 im Stern­bild Gro­ßer Bär, die eben­falls eine ähn­lich gerin­ge Flä­chen­hel­lig­keit und Aus­se­hen besitzt. Die Spi­ral­ar­me von M 74 sind aller­dings deut­lich regel­mä­ßi­ger und symmetrischer.

Die Kern­re­gi­on von M 74 wird durch vie­le alte und gelb­lich erschei­nen­de Stern­hau­fen geprägt. Neue Stu­di­en zei­gen, dass im Kern­ge­biet eine ova­le Struk­tur vor­han­den ist, der als Bal­ken inter­pre­tiert wer­den kann. Die­ser ist umge­ben von einem Ring aus jun­gen Ster­nen. Vom klei­nen aber hel­len zen­tra­len Kern der Gala­xie gehen sym­me­tri­sche Spi­ral­ar­me aus, die von gewun­de­nen und dicken Staub­bah­nen durch­zo­gen sind. In den bis zu 7.000 Licht­jah­re brei­ten Spi­ral­ar­men fin­det man zahl­rei­che jun­ge und hei­ße blaue Ster­ne, die sich in mas­se­rei­chen und bläu­lich leuch­ten­den Stern­hau­fen kon­zen­trie­ren, sowie vie­le röt­lich bis rosa­far­be­ne leuch­ten­de Stern­ent­ste­hungs­ge­bie­te aus Was­ser­stoff­gas. Das inten­si­ve ultra­vio­let­te Licht der jun­gen blau­en Rie­sen­ster­ne ioni­sie­ren die Was­ser­stoff­wol­ken und regen die­se im Licht der H‑Alpha Spek­tral­li­nie bei 656,28 Nano­me­ter zum Leuch­ten an. Mehr als 730 die­ser H‑II-Regio­nen und 143 Stern­hau­fen sind in M 74 bekannt. Die gro­ße Anzahl von H‑II-Regio­nen und die durch Dich­te­wel­len aus­ge­präg­te Spi­ral­struk­tur deu­ten dar­auf hin, dass in den letz­ten 500 Mil­lio­nen Jah­ren eine inten­si­ve Stern­ent­ste­hung (Star­burst) statt­ge­fun­den hat. Wahr­schein­lich wur­de die­ser Star­burst durch die gra­vi­ta­ti­ve Wech­sel­wir­kung mit ihren Nach­bar­ga­la­xien und durch Super­no­va­ex­plo­sio­nen aus­ge­löst. Die Spi­ral­ar­me und die Stern­ent­ste­hungs­ge­biet mar­kie­ren den Ort der Maxi­ma die­ser Dich­te­wel­len. Außer­dem ist Mes­sier 74 von einer Schei­be aus neu­tra­lem Was­ser­stoff­gas umge­ben, die die dop­pel­te Grö­ße der gesam­ten Gala­xie besitzt. Die Mate­rie aus dem Halo der Gala­xie fällt auf die Schei­be und kom­pri­mie­ren die Was­ser­stoff­wol­ken, so dass der Stern­ent­ste­hungs­pro­zess in der Schei­be aus­ge­löst wird. Die Rate der Stern­ent­ste­hung ist zur Zeit etwa dop­pelt so hoch wie in der Spi­ral­ga­la­xie NGC 6946 im Stern­bild Schwan.

Im Jahr 2005 wur­de durch das Rönt­gen­ob­ser­va­to­ri­um Chandra eine ultra­hel­le Rönt­gen­quel­le (ultr­a­lu­mi­nous X‑Ray source – ULX) ent­deckt, die peri­odisch Rönt­gen­strah­lung aus­sen­det und inner­halb einer hal­ben Stun­de ihre Hel­lig­keit um mehr als eine Grö­ßen­klas­se ändern kann. Die­se Quel­le strahlt in Abstän­den von etwa zwei Stun­den mehr Rönt­gen­licht ab, als ein Neu­tro­nen­stern. Mit einer Mas­se von 10.000 Son­nen­mas­sen ver­mu­tet man, dass es sich bei die­ser Rönt­gen­quel­le um ein mit­tel­schwe­res Schwar­zes Loch han­delt. Auch im Zen­trum von M 74 wird ein mas­se­rei­ches Schwar­zes Loch ver­mu­tet. 21 wei­te­re Rönt­gen­quel­len wur­den in einem Radi­us von nur 5 Bogen­mi­nu­ten um den Kern gefunden.

Supernovae in M 74

Bis­her wur­de in Mes­sier 74 drei Super­no­vae ent­deckt. Die Super­no­va SN 2002ap, die durch den Kern­kol­laps eines 40 Son­nen­mas­sen schwe­ren Sterns ent­stan­den ist, erreich­te Anfang Febru­ar 2002 sogar eine maxi­ma­le Hel­lig­keit von 12,3 mag und war dem­zu­fol­ge schon sehr leicht in mitt­le­ren Tele­sko­pen beob­acht­bar. Sie gehör­te zu Klas­se der so genann­ten Hyper­no­vae, die 100-mal hel­ler leuch­ten als eine „nor­ma­le“ Super­no­va. Bei der Super­no­va SN 2003gd fand man ein Licht­echo, das durch die Refle­xi­on des Lichts der Super­no­va­ex­plo­si­on an Mole­kül­wol­ken, in unmit­tel­ba­rer Umge­bung des Vor­gän­ger­sterns, ver­ur­sacht wur­de. Durch die­se Super­no­va vom Typ II konn­te die Ent­fer­nung zu M 74 recht genau bestimmt wer­den. Die letz­te Super­no­va (SN 2013ej) in M 74 wur­de am 25. Juli 2013 in ihrer frü­hen Pha­se beob­ach­tet. Sie erreich­te Anfang August eine Hel­lig­keit von 12,4 Grö­ßen­klas­sen und wur­de eben­falls durch den Kern­kol­laps eines mas­se­rei­chen Roten Über­rie­sen verursacht.

Beobachtung

Das Licht von Mes­sier 74 ist ziem­lich gleich­mä­ßig über die Schei­be ver­teilt. Aus die­sem Grund besitzt sie nur eine sehr gerin­ge Flä­chen­hel­lig­keit. Unter einem auf­ge­hell­ten Him­mel erkennt man des­halb nur die hel­le stern­för­mi­ge Kern­re­gi­on. Man benö­tigt einen sehr dunk­len Him­mel und eine kla­re Nacht, um die Gala­xie in einem Feld­ste­cher über­haupt zu erken­nen. Ein 10x50 Fern­glas zeigt unter einem dunk­len Land­him­mel, an der Stel­le wo sich die Gala­xie befin­det, nur indi­rekt einen zar­ten Nebel­schim­mer. Mit einem 16x70 Feld­ste­cher gelingt eine Sich­tung von M 74 etwas leich­ter. Selbst mit 3 bis 4 Zoll Öff­nung und 23-facher Ver­grö­ße­rung erkennt man unter durch­schnitt­li­chen Bedin­gun­gen nur ein ver­wa­sche­nes ova­les Licht­fleck­chen ohne Details, mit hel­ler Kern­re­gi­on. Der Halo besitzt einen Durch­mes­ser von 5 Bogen­mi­nu­ten. Die­ser Ein­druck ändert sich auch mit grö­ße­rer Öff­nung kaum. Mit 6 bis 8 Zoll Öff­nung erscheint die Kern­re­gi­on stel­lar. Der Kern ist dabei in einer ova­len und recht aus­ge­dehn­ten Nebel­schei­be ein­ge­bet­tet. Ab 10 bis 12 Zoll Öff­nung erscheint die Schei­be der Gala­xie mit mitt­le­rer Hel­lig­keit, in Ost-West-Rich­tung elon­giert und mit 8 Bogen­mi­nu­ten Aus­deh­nung, recht groß. Sie erscheint leicht gemot­telt und mit einem star­ken Hel­lig­keits­an­stieg zur Mit­te. Man beob­ach­tet am bes­ten bei gerin­ger Ver­grö­ße­rung und maxi­ma­ler Aus­tritts­pu­pil­le. Der 1 Bogen­mi­nu­te gro­ße Kern ver­trägt Ver­grö­ße­rung bis zur Mil­li­me­ter­zahl des Fern­rohrs recht gut und erscheint etwas aus dem Zen­trum ver­setzt zu sein. Auch das Kern­ge­biet erscheint leicht gra­nu­liert. Die auf den Fotos so herr­lich erschei­nen­den Spi­ral­ar­me von M 74 sind selbst mit grö­ße­ren Opti­ken schwie­rig zu erfas­sen aber unter sehr guten Bedin­gun­gen bereits ab 12 Zoll Öff­nung wahr­nehm­bar. Nur eini­ge schwa­che Licht­fle­cken erschei­nen visu­ell im Tele­skop und geben die Posi­ti­on der Spi­ral­ar­me wie­der. Vor allem fal­len die Vor­der­grund­ster­ne nahe der Gala­xien­schei­be auf, die nicht mit einer Super­no­va ver­wech­selt wer­den soll­ten. Mit noch grö­ße­ren Tele­sko­pen sind in den Spi­ral­ar­men und dazwi­schen ein­zel­ne Kno­ten wahr­nehm­bar, bei denen es sich um Vor­der­grund­ster­ne sowie Stern­wol­ken und Nebel inner­halb der Schei­be von M 74 han­delt. Die Gala­xie ähnelt nun visu­ell M 33 im Stern­bild Drei­eck, nur mit einem stär­ker aus­ge­präg­ten und kon­den­sier­ten Kern, der dem Kern eines unauf­ge­lös­ten Kugel­stern­hau­fens ähnelt.

Mes­sier 74 ist am bes­ten in den Herbst und Win­ter­mo­na­ten beob­acht­bar, wenn das Stern­bild Fische hoch am Him­mel steht. Um die licht­schwa­che Gala­xie auf­zu­fin­den, star­ten wir bei Alpha Pisci­um (3,8 mag). Wir schwen­ken das Tele­skop nach Nord­wes­ten über die Ster­ne Omi­kron (4,3 mag) und Pi Psc (5,5 mag) hin­aus, bis wir auf den 3,6 mag hel­len und engen Dop­pel­stern Eta Psc tref­fen. Eta ist der hells­te Stern im Stern­bild Fische. Er befin­det sich in der direk­ten Ver­län­ge­rung der bei­den hells­ten Ster­ne im Wid­der, Alpha und Beta Arie­tis (2,0 mag & 2,6 mag), rund 7,5° in Rich­tung Süd­wes­ten. M 74 kann nun 1,5° nord­öst­lich von Eta Pisci­um auf­ge­fun­den wer­den. Im Sucher­te­le­skop befin­det sich die Gala­xie knapp 1° süd­west­lich einer leicht zu iden­ti­fi­zie­ren­den Ster­nen­ket­te und direkt öst­lich eines Ster­nen­paars der 6. und 7. Grö­ßen­klas­se. Sie bil­det mit den bei­den Ster­nen eine Art gleich­schenk­li­ges Dreieck.

Auf­such­kar­te Phan­tom­ga­la­xie (Mes­sier 74) (91,0 KiB, 263 hits)

Steckbrief für Messier 74