Deep-Sky Einstieg - Galaxien

Galaxien sind zu schwierig zu beobachten? Meine optische Ausrüstung erscheint mir nicht gut genug? Galaxien sehen sowieso alle gleich aus? Wenn ihr jemals eine dieser Feststellungen getroffen habt, sind die folgenden Zeilen vielleicht genau richtig, denn ich kenne alle diese Vorurteile aus eigenem Denken und sie sind allesamt falsch.

Allgemeines

Charlier erstellte in den 1920ern eine Karte der NGC-Objekte als Funktion der galaktischen Länge und Breite. Dabei wurde etwas äußerst seltsames entdeckt: Die sogenannten Spiralnebel mieden die Ebene der Milchstrasse. Tatsächlich führte diese Entdeckung zu einigen wesentlichen Fragen deren bedeutendste waren: Wie groß ist die Milchstraße? Und was ist die Natur der Spiralnebel?

Wir wissen wie die Diskussion entschieden wurde. Die Spiralnebel wurden als weit außerhalb der Milchstraße liegend erkannt. Von da an stieg der Erkenntniszuwachs rapide und man erkannte auch bald, dass Galaxien Gruppen bilden.

Dwingeloo 1 Aufnahme HST Zu unserer eigenen Gruppe gehören die Magellanschen Wolken (LMC und SMC), sie sind aber nicht die einzigen Satellitengalaxien der Milchstrasse. 1994 wurde eine neuentdeckte Satellitengalaxie auf den Namen Sagittarius dwarf Elliptical galaxy (SagdEg) getauft. Trotz dem "dwarf" (Zwerg) im Namen weist sie eine respektable Grösse auf. Die Galaxie steht in der Richtung in der auch der Kugelsternhaufen M54 liegt. Seine große Entfernung von der galaktischen Scheibe lässt vermuten, dass er gar kein Satellit der Milchstraße ist, sondern eher von SagdEg.


Ebenfalls 1994 wurde ein weiterer Nachbar entdeckt. Dwingeloo1 scheint eine große Spiralgalaxie in "nur" 11Mio Lichtjahren Entfernung zu sein. Der Entdeckung hat sie sich deshalb so lang entzogen, weil sie im Sternbild Cassiopeia hinter einer großen Zahl leuchtender Sterne und Staub der Milchstraßenebene liegt. Schließlich wurde sie erstmals mit dem 25 Meter Radioteleskop von Dwingeloo/Holland enttarnt und unglaublicherweise gibt es auch schon eine visuelle Bestätigung aus dem Amateurlager - Frank Richardsen aus der FG Deep-Sky Visuell konnte sie in seinem 20 Zöller dingfest machen.

Die größte Galaxie in der Nachbarschaft ist die Andromedagalaxie. Auch M31 hat zwei gut beobachtbare Satellitengalaxien, M32, eine sehr kompakte Zwergelliptische, und NGC 205, eine langgezogene Ellipse, sowie einige weitere weniger prominente Satelliten. Mit M33 gibt es noch eine weitere große Spiralgalaxie in unserer Umgebung.

Alle diese Galaxien zusammen machen die Lokale Gruppe aus. Insgesamt sind es etwa 40 Objekte, die man im Moment dazu rechnet - Neuentdeckungen sind durchaus wahrscheinlich. Jenseits der Lokalen Gruppe, noch in der "näheren Umgebung'' finden sich eine Reihe von ähnlichen Galaxiengruppen - beispielsweise die Sculptor Gruppe. All diese benachbarten Gruppen sind wiederum gravitativ eingebunden in ein noch größeres Ganzes: den Virgohaufen.

Beobachtung

Bei den Galaxien handelt es sich um sehr weit entfernte Objekte. Lassen wir die Magellanschen Wolken als Sonderfall weg, so ergibt sich eine Größenordnung, die bei unserer Nachbargalaxie, M31 in Andromeda, mit einer Distanz von 2,5 Millionen Lichtjahren beginnt, und sich in den Bereich bis 90 Millionen Lichtjahre und deutlich darüber hinaus erstreckt.

Originalzeichnung Messier´s des Andromedanebels Generell ist für die Galaxienbeobachtung daher noch viel mehr als bei allen anderen Objekten die Beobachtungserfahrung und die Ruhe bei der Beobachtung selbst ausschlaggebend!

Wer sich ein Minimum an Zeichentalent zutraut, sollte versuchen den Anblick einer Galaxie auf Papier zu bringen - das Zeichnen schult gleichzeitig das Auge und die Fähigkeit der Detailerfassung. Wem das zeichnerische Festhalten keine Freude macht, der kann sich für die visuelle Beschreibung (Beobachtungsbuch) folgende Fragen überlegen:

Nicht nur bei der Galaxienbeobachtung sollten wir verschiedene Vergrößerungen durchprobieren. Ein Teleskop gibt je nach Vergrößerung verschiedene Details eines Beobachtungsobjektes preis. Spätestens bei der Galaxienbeobachtung muss auch das indirekte Sehen beherrscht werden - das knappe Vorbeischauen am Objekt, um die lichtempfindicheren Partien des Auges optimal zu nützen.


Staubstrukturen in M31 (Andromedanebel) erkennt man nicht beim schnellen Blick durchs Okular. Hier heißt es, minutenlang wirklich konzentriert am Okular zu beobachten und sich im wahrsten Sinne des Wortes durch das Objekt durchzuarbeiten.

Erfolgreiche Galaxienbeobachtung ist eine anstrengende Beschäftigung, die äußerste Konzentration erfordert. Neben diesen physischen Faktoren spielt bei der Beobachtung von Galaxien die Dunkelheit und Transparenz des Himmels eine extrem bedeutende Rolle. Bereits bei einem Himmel, dessen Grenzhelligkeit 4mag beträgt, gehen die meisten Galaxien im Himmelshintergrund unter und sind dann mit keiner(!) Optik zu sehen!

Zeichnung von M33 am 72 Zöller Ein durchschnittlicher Galaxienhimmel sollte schon 5mag haben, beschränkt die Galaxienbeobachtung aber immer noch auf das Erkennen des Objekts als solchem. Details werden bei einem 5er Himmel nur bei wenigen Objekten, wie der asymmetrischen Galaxie M82, erkennbar. Da Galaxien nicht in Sterne aufgelöst werden können, wie offene oder Kugelsternhaufen, zeigt auch der 8-Zöller bei durchschnittlichem Himmel nicht mehr Details, weil das Himmelsgrau in gleichem Maße mitverstärkt wird. Der Achtzöller zeigt also bei durchschnittlichem Himmel genausoviel oder geausowenig wie der 4,5 Zöller und das ist deutlich weniger, als der 4,5 Zöller bei gutem Himmel zeigt!


Wirklich interessant wird die Galaxienbeobachtung also erst ab einem 5,5mag Himmel. Dann kann bereits im 4,5 Zoll Teleskop einiges an Details erkannt werden. M64, die Galaxie mit dem schwarzen Auge, lässt bei 4,5 Zoll bereits eine Art Delle erkennen, die asymmetrisch im Halo sitzt. M104, die Sombrerogalaxie in Virgo, zeigt sich bei 4,5 Zoll deutlich nach Süden hin als gradlinig begrenzt, im Gegensatz zur ausgebauchten Nordseite. Diese Kategorie von Galaxien, man könnte sagen, die helleren drei Viertel der Galaxien des Messierkatalogs, die bei 4,5 Zoll bereits Strukturen erkennen lassen, sind im Achtzöller bereits auf den ersten Blick im Gesichtsfeld eines Übersichtsokulars auffallende Nebelgebilde, die nicht selten Vergrößerungen bis 200x und knapp darüber vertragen, ohne dass der visuelle Eindruck leidet, wobei 140x auch im 4,5-Zöller eine durchaus adäquate Vergrößerung für die prominenteren Galaxien ist. Die Details an den helleren Galaxien zeigt natürlich der Acht- oder Zehnzöller besser als ein 4,5er, jedoch darf man sich nicht annähernd das erwarten, was professionelle Galaxienfotos zeigen.

Die Gruppe der "schwächeren" Galaxien beginnt bei den Messiergalaxien niedriger Flächenhelligkeit (prominenteste Beispiele sind M33 oder M74). Dazu gehören auch die meisten NGC-Galaxien, beginnend bei Objekten wie NGC 3628 in Leo, die gegenüber ihren beiden Nachbarn M65 und M66 deutlich abfällt. Viele, um nicht zu sagen, die meisten Vertreter dieser Klasse sind bei 5mag Bedingungen mit 4,5 Zoll praktisch nicht und mit 8-10" bestenfalls ansatzweise zu erkennen. Bei gutem Galaxienhimmel zeigt der 4,5er zumindest die Galaxie als solche, wobei die Erkennbarkeit von Details öffnungsbedingt nicht mehr gegeben ist. Ab 8 Zoll sind diese Galaxien zwar deutlich heller, aber die Detailerkennung beschränkt sich meist auf die Ausrichtung der Galaxie und die Separation von Kern und Halo sowie deren Form und Lage zueinander. Noch schwächere Galaxien ab einer Helligkeit von 11mag und niedriger bleiben dem 4,5 Zoll Teleskop verborgen und können bei guten Bedingungen im Achtzöller auch nur auf Vorhandensein hin beobachtet werden.

Welche atmosphärischen Bedingungen verlangt die Beobachtung?

Oft wirkt der Himmel bei Dunkelheit klarer als noch zuvor in der Dämmerung. Das kann ein Trugschluß sein: leichte Schleierbewölkung, die das Streiflicht der untergehenden Sonne zeigt, ist für Sterne ganz gut durchlässig, streut aber das irdische Licht und lässt schwache Objekte einfach verschwinden. Diese Schleier sind bei Dunkelheit nicht mehr zu sehen, aber nach wie vor sehr wohl vorhanden! Zeigt also die tiefstehende Sonne feine Dunst- oder Wolkenschleier, so ist meist eine Galaxienbeobachtung nicht sinnvoll möglich.

Auch die Luftfeuchtigkeit spielt eine große Rolle: Ein, zwei Stunden vor Sonnenuntergang kann man hinter einer Gebäudekante feststellen, ob die Sonne von einem weißen Lichthof umkränzt ist, der um die Gebäudekante gut zu sehen ist und mit zunehmenden Abstand von der Sonne fließend ins Blau des Himmels übergeht. Das ist Streuung des Sonnenlichts an der Luftfeuchtigkeit. Je größer dieser milchig-weiße Schein um die Sonne ist und je weiter das satte Himmelsblau von der Sonne weg ist, desto mehr Feuchte ist in der Luft, die die Galaxienbeobachtung ebenfalls nachhaltig stört! In einer durch wirklich gute Transparenz gekennzeichneten Atmosphäre ist der Himmel in unmittelbarer Nähe zur Sonne bereits blau! Ein weiter weißer Schein um die Sonne streut nachts das Licht irdischer Störquellen. Nur wenn der Hof der Sonne nicht größer ist als das doppelte eines Sonnendurchmessers ist der Himmel transparent genug für eine Galaxiennacht.

Vor einem ausgedehnten Galaxienprogramm kann man diese Faktoren kurz prüfen und bei negativem Bescheid lieber an ein anderes Beobachtungsprogramm denken als frustriert festzustellen, dass man an Galaxien nichts sehen kann. Das Seeing hat auf Galaxienbeobachtung praktisch keinen Einfluß.

Eine besondere Herausforderung

Mutig geworden? Dann ist vielleicht das folgende Objekt genau richtig. Im Sternbild Jungfrau, nahe des Sterns Eta befindet sich ein Objekt mit der Bezeichnung 3C273 (273. Eintrag im 3. Cambridge Katalog) in der unglaublichen Entfernung von 3 Milliarden Lichtjahren. Trotz all der riesigen Zahlen über die wir in der astronomischen Literatur öfter stolpern - 3Mrd Lj ist ein Wert, der uns nicht oft begegnen wird. Und schließlich eine Entfernung in der Astronomie ja auch immer ein Blick in die Vergangenheit. Es hat schon was magisches sich vorzustellen, dass hier Photonen unsere Netzhaut treffen, die 3 Milliarden Jahre bis zu uns unterwegs waren.

Quasar 3c273 Etwas nüchterner betrachtet ist 3C273 ein sogenannter Quasar - eine Quasi Stellare Radioquelle. Den Fachastronomen hat sich die Besonderheit dieses Objekts durch seine extrem rotverschobenen Wasserstofflinien verraten. Aus der Rotverschiebung im Spetrum kann aber bekanntlich auf die Geschwindigkeit geschlossen werden. 3C273 rast mit einem Sechstel! der Lichtgeschwindigkeit von uns weg, was - als Hubble-Effekt gedeutet - wiederum die Entfernung von nahezu 3 Milliarden Lichtjahren ergibt. In dieser Entfernung ist der Quasar immer noch 13mag hell und somit durchaus ein Objekt für mittlere Öffnungen. Um in dieser Distanz noch so hell zu sein, muss die wahre Strahlungsleistung etwa die einer Billion Sonnen betragen. An den Ort von Wega versetzt, wäre 3C273 heller als die Sonne!


Alles deutet darauf hin, dass ein Quasar der aktive Kern einer Galaxie ist - extrem hell, dazu winzig klein. Der Rest der Galaxie "ertrinkt" quasi in seinem gleißenden Licht. Daher das sternförmige Aussehen. Nur mit Mühe ist es zuweilen möglich, die umgebende Galaxie - häufig eine elliptische Galaxie - auszumachen. Winzig muss der Kern sein, weil die Quasarleuchtkraft binnen Tagen, ja zuweilen binnen Stunden (im Röntgenbereich sogar noch schneller) schwanken kann. Das Objekt muss aber kleiner sein als die Strecke, die das Licht in dieser Zeitspanne durcheilt. Ein Quasar ist demnach nicht größer als unser Planetensystem, gemessen an der Ausdehnung seiner Heimatgalaxie bloß ein "Punkt".

Zum Schluss

"Gibt es viele Welten, oder gibt es deren nur
eine einzige? Dies ist eine der edelsten und
erhabensten Fragen beim Studium der Natur."
Albertus Magnus (13. Jhd.)


Ein Spruch, der für das Deep-Sky Thema Galaxien einfach unglaublich treffend ist. Noch vor hundert Jahren konnte man nicht entscheiden, ob die Milchstrasse den ganzen Kosmos ausfüllt oder nicht. Was der Spiralnebel in der Andromeda ist, war noch ziemlich unklar... Daran sollte man vielleicht denken, wenn man sich demnächst mit Fernglas oder Teleskop bewaffnet in die tiefsten Jagdgründe des Kosmos begibt.

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