Andromedagalaxie

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Galaxie
Andromedagalaxie
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Andromeda Galaxy (with h-alpha).jpg
Sternbild andromeda.png
Andromedagalaxie M31
DSS-Bild von NGC 224
Sternbild Andromeda
Position
ÄquinoktiumJ2000.0, Epoche: J2000.0
Rektaszension 0h 42m 44,3s[1]
Deklination +41° 16′ 09″ [1]
Erscheinungsbild
Morphologischer Typ SA(s)b LINER  [1]
Helligkeit (visuell) 3,5 mag [2]
Helligkeit (B-Band) 4,3 mag [2]
Winkel­ausdehnung 189,1′ × 61,7′ [2]
Positionswinkel 35° [2]
Flächen­helligkeit 13,5 mag/arcmin² [2]
Physikalische Daten
Zugehörigkeit Lokale Gruppe, LGG 011  [1]
Rotverschiebung −0.001001 ± 0.000013  [1]
Radial­geschwin­digkeit −300 ± 4 km/s  [1]
Entfernung 2,5 ⋅ 106 Lj  [1]
Masse 8 ⋅ 1011 M [3]
Durchmesser 1,4 ⋅ 105 Lj
Geschichte
Katalogbezeichnungen
M 31 • NGC 224 • UGC 454 • PGC 2557 • CGCG 535-17 • MCG +7-2-16 • IRAS 00400+4059 • 2MASX J00424433+4116074 • GC 116 • h 50 • Bode 3 • Flamsteed 58 • Hevelius 32 • Ha 3.3 • IRC +40013
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Die Andromedagalaxie, auch Andromedanebel oder Großer Andromedanebel (manchmal auch kurz als Andromeda oder fälschlich als Andromeda-Galaxis bezeichnet), ist eine Spiralgalaxie vom Typ Sb. Im Messier-Katalog ist sie als M31 und im New General Catalogue als NGC 224 verzeichnet. Die Andromedagalaxie befindet sich in relativer Nähe zur Milchstraße, mit der sie gravitativ verbunden ist. Am Sternenhimmel steht sie im Sternbild Andromeda, nach dem sie benannt ist. In klaren Nächten kann die Andromedagalaxie von einem dunklen Standort aus ohne technische Hilfsmittel gesehen werden. Sie ist das fernste Objekt, das regelmäßig mit bloßem Auge gesehen werden kann.

Beschreibung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Andromedagalaxie ist rund 2,5 Millionen Lichtjahre vom Sonnensystem entfernt. Der Durchmesser der sichtbaren Scheibe beträgt etwa 140.000 Lichtjahre, ihr Halo dehnt sich über eine Million Lichtjahre (r≈240 kpc)[4] aus. Damit ist sie räumlich ausgedehnter als die Milchstraße, deren Halo auch kleiner ist,[5] und in dieser Hinsicht das größte Mitglied der Lokalen Gruppe.

Die Andromedagalaxie und die Milchstraße sind auch die beiden massereichsten Galaxien der Lokalen Gruppe, ihre gemeinsame Gesamtmasse wurde auf ungefähr 4 Billionen Sonnenmassen (M300) geschätzt.[6] Die in der jüngeren Literatur angegebenen Schätzwerte für die Masse der Andromedagalaxie bewegen sich zwischen 0,7 und 2,5 Billionen Sonnenmassen,[4][3] während nach neueren Ergebnissen für die Milchstraße eine Masse von etwa 1,5 Billionen Sonnenmassen (M<39,5)[7] angenommen wird. Die Schätzungen beruhen auf der Beobachtung von Sternbewegungen und berücksichtigen auch Dunkle Materie, die sich einer direkten Beobachtung entzieht. Das nach Volumen und Masse drittgrößte System in der Lokalen Gruppe, der Dreiecksnebel (M 33), hat einen Durchmesser von etwa 50.000 Lichtjahren und eine Gesamtmasse, die auf Werte zwischen 20 und 40 Milliarden Sonnenmassen geschätzt wird.

Aufbau[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der Kugelsternhaufen Mayall II im System der Andromedagalaxie

M31 wird seit langem genau untersucht, da sie relativ nah liegt und dem Milchstraßensystem ähnelt. Die Andromedagalaxie hat die gleichen Arten von astronomischen Objekten wie die Milchstraße; „von außen“ besteht jedoch eine bessere Sicht auf die Struktur der Spiralarme. Es sind dunkle Staubbänder, Sternentstehungsgebiete und im Außenbereich 400 bis 500 Kugelsternhaufen auszumachen. Der größte Kugelsternhaufen, Mayall II, ist das größte Objekt dieser Art in der Lokalen Gruppe (siehe Foto) und schon in besseren Amateurteleskopen sichtbar.

Eine Besonderheit ist das Zentrum der Galaxie: Lange Zeit dachte man, die Andromedagalaxie besitze einen doppelten Kern, bestehend aus zwei supermassereichen Schwarzen Löchern und ein paar Millionen dicht gepackter Sterne. Dabei ging man davon aus, dass eines der supermassereichen Schwarzen Löcher aus einer früheren Kollision mit einer anderen Galaxie stamme. Doch neue Daten des Hubble-Weltraumteleskops zeigen, dass der Kern aus einem Ring älterer roter und einem Ring jüngerer blauer Sterne besteht, die im Gravitationsfeld eines supermassereichen Schwarzen Loches gefangen sind.[8][9][10] Dieses Schwarze Loch ist mit etwa 100 Millionen Sonnenmassen etwa 24-mal so massereich wie das Galaktische Zentrum der Milchstraße.[11] Auch sind weitere Röntgenstrahlenquellen im Zentrum von M31 auszumachen, wobei es sich vermutlich um Neutronensterne und Schwarze Löcher handelt, die Begleitsternen Material entziehen.

Eigenbewegung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Andromedagalaxie besitzt gegenüber dem Milchstraßensystem eine Radialgeschwindigkeit von −114 km/s (ca. −410.000 km/h).[12] Das Minuszeichen drückt dabei aus, dass sich die beiden Galaxien aufeinander zubewegen. Der Wert von −114 km/s unterscheidet sich von der heliozentrischen Radialgeschwindigkeit, d. h. der Geschwindigkeit, mit der sich M31 auf die Sonne zubewegt. Da die Sonne ihrerseits um das galaktische Zentrum der Milchstraße kreist – und zwar derzeit auf M31 zu –, liegt die heliozentrische Radialgeschwindigkeit mit etwa −300 km/s (ca. −1 Mio. km/h) deutlich höher.

Die Transversalgeschwindigkeit von M31 konnte im Jahr 2012 erstmals anhand von präzisen Sternfeld-Untersuchungen innerhalb der Galaxie mit dem Hubble-Weltraumteleskop bestimmt werden.[13] Die Messungen ergeben eine Tangentialgeschwindigkeit von 17 km/s und bestätigen damit frühere Schätzungen, dass diese 20 km/s nicht wesentlich übersteigt.[14] Nach der Entdeckung von H2O-Masern im Jahr 2011 scheint eine noch genauere Messung der Eigenbewegung, wie dies bereits im Fall des Dreiecksnebels gelang, in naher Zukunft möglich zu sein.[15]

Computersimulationen zeigen, dass in vier bis zehn Milliarden Jahren die Andromedagalaxie möglicherweise mit der Milchstraße kollidiert und beide miteinander zu einer elliptischen Galaxie oder, durch eine besondere Form der Wechselwirkung von Galaxien, zu einer Polarring-Galaxie verschmelzen werden.[16]

Satellitengalaxien[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

M31 ist von nahezu 40 bekannten kleineren Galaxien umgeben. Diese Satellitengalaxien sind gravitativ an die erheblich schwerere Spiralgalaxie Andromeda gebunden. Die beiden elliptischen Galaxien M 32 und M 110 sind so leuchtstark, dass sie im Messier-Katalog verzeichnet sind. Andere Satellitengalaxien von M31 sind kugelförmig oder irregulär geformt.

Sichtbarkeit[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

M31 gehört mit dem Dreiecksnebel (M33) zu den entferntesten, mit bloßem Auge sichtbaren Objekten. In klaren, dunklen Nächten ist der Andromedanebel von Standorten ohne Lichtverschmutzung aus als verschwommener schwacher Lichtfleck („Nebel“) auszumachen. Man sieht dabei im Wesentlichen nur den helleren Zentralbereich von M31. Die Galaxie erstreckt sich über einen Himmelsbereich mit etwa 3° (180) scheinbarem Durchmesser, mehrfach größer als der Vollmond (rund 30′). Nimmt man den Halo hinzu, der allerdings freiäugig nicht regelmäßig zu sehen ist, dehnt sich die Erscheinung über 30° am Firmament aus, etwa das Doppelte des Sternbilds Großer Wagen.

Erste Photographien der Andromedagalaxie wurden bereits um 1900 angefertigt. Seit Anfang des 21. Jahrhunderts wird die Galaxie auch außerhalb der Erde mit verschiedenen Satellitenteleskopen beobachtet: im ultravioletten Licht durch GALEX, im mittleren Infrarot durch das Spitzer-Weltraumteleskop und im fernen Infrarot durch das Herschel-Weltraumteleskop.

Beobachtungsgeschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Beschreibung und Thesen zur Natur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Älteste erhaltene Darstellung der Andromedagalaxie (Punktgruppe im Maul des Fisches) im Sternbild Andromeda; Kopie Al-Sufis „Buch der Fixsterne“, 1009–1010.[17]

Die erste gesicherte Beschreibung der Andromedagalaxie stammt aus dem 10. Jahrhundert n. Chr. vom persischen Astronomen Al-Sufi, der sie „die kleine Wolke“ nannte. Charles Messier schrieb bei der Eintragung in seinen Katalog die Entdeckung allerdings Simon Marius zu. Tatsächlich hatte dieser sie 1612 als erster durch ein Teleskop beobachtet und dabei festgestellt, dass der Andromedanebel auch mit dem Fernrohr nicht in einzelne Sterne aufgelöst werden konnte.[18] Daher stammt auch die Bezeichnung Andromedanebel.

Wenngleich die meist runde oder ovale Gestalt von sternlos erscheinenden Nebeln schon um das Jahr 1733 von William Derham festgehalten wurde,[19] blieb die genaue Natur dieser Nebel lange Zeit unbekannt. Oft wurden sie als Teil des Milchstraßensystems angesehen. Andererseits überlegte bereits im Jahr 1755 Immanuel Kant, dass sich die elliptische Gestalt durch ein entferntes scheibenförmiges Sternensystem wie die Milchstraße bei entsprechender Beobachtungsrichtung ergeben kann.[20] Wilhelm Herschel schrieb im Jahr 1785, dass der Andromedanebel vermutlich das Schimmern von Millionen von Sternen sei, ähnlich geformt wie die Milchstraße, und dass eine Verbindung dazwischen unwahrscheinlich sei. Aufgrund seiner Struktur und der leicht rötlichen Färbung des Zentrums vermutete Herschel ihn näher als andere derartige Nebel, wennauch unzutreffend höchstens in der 2000-fache Entfernung des Sterns Sirius.[21] Mit leistungsfähigeren Teleskopen konnte er kurz darauf die Abgrenzung der Milchstraße allerdings nicht bestätigen; seine Hypothesen bildeten trotzdem einen wichtigen oft aufgegriffenen neuen Ansatz.[22]

Hingegen wurden ein sternartiges Aufleuchten und Abklingen im Jahr 1885 nahe dem Zentrum des Andromedanebels von Ernst Hartwig entdeckt, das bis in die 1930er Jahre als wichtiges Argument für die Nähe des Andromedanebels galt, da bis dahin kein Vorgang denkbar war, der so viel Energie freisetzen konnte, um eine derartige Helligkeit bei größerer Entfernung zu erklären. Er selbst überlegte, ob die Beobachtung aus gerade entflammten Gasmassen im Andromedanebel resultierte, die zuvor mit niederer Temperatur schwach geleuchtet hatten und nun in Helligkeit den früher in gleicher Weise entstandenen Kern des Nebels übertrafen.[23]

Zeichnung des Andromedanebels von Charles Messier, 1807
Edward Emerson Barnards Fotografie des Andromedanebels, 1887

Erste Zeichnungen des Andromedanebels publizierten Guillaume Le Gentil im Jahr 1759[24] und Charles Messier im Jahr 1807. Detailliertere Erkenntnisse über die Gestalt fanden George Phillips Bond im Jahr 1847 mit dem Great-Harvard-Reflektor und Lawrence Parsons, 4. Earl of Rosse im Jahr 1871 mit seinem 6-Fuß-Teleskop, die er 1885 publizierte.[25][26] Allerdings zeigten erst die ersten Fotografien des Andromedanebels von Isaac Roberts und von Edward Emerson Barnard aus dem Jahr 1887 eindeutig, dass es sich um einen Spiralnebel handelt, jedoch ohne deren Natur weiter aufzuklären.[27]

Mit Hilfe der Spektroskopie gelang es William Huggins bereits im Jahr 1864, den Unterschied zwischen dem Andromedanebel, bei dem die Spektrallinien durch die Kombination der Spektren von Milliarden von Einzelsternen „verwischt“ erschienen, und anderen Nebelerscheinungen festzustellen.[28] Vesto Slipher berechnete 1912 anhand der Blauverschiebung ihrer Spektrallinien die heliozentrische Radialgeschwindigkeit von M31 auf 300 km/s in Richtung auf die Sonne, die höchste bis dahin bei einem Objekt festgestellte (moderne Messungen ergeben 300 ± 4 km/s[14][29]). Es war kaum vorstellbar, dass ein Objekt innerhalb der Milchstraße so schnell sein konnte. Auch Arthur Stanley Eddington sah im Jahr 1914 gestützt auf die Spektrallinien des Andromedanebels als separate „island universe“ an. Als zweites Argument führte er die im Unterschied zu Sternen verminderte Sichtbarkeit von Spiralnebel in der galaktischen Ebene, die sich durch überwiegend dort beobachtete Staubbänder erklären lassen, welche sich zudem an gleicher Stelle in Fotografien von Spiralnebeln finden.[30]

Entfernung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Aufnahme des Hubble-Weltraumteleskops von einem 40.000 Lichtjahre großen Bereich der Andromedagalaxie. In der 1,5 Milliarden Pixel auflösenden Originalaufnahme sind über 100 Millionen Sterne und tausende Sternhaufen zu sehen.[31]

Im Jahr 1917 beobachtete Heber Curtis eine Nova im Andromedanebel und fand dort dann 11 weitere in früheren Fotografien. Er stellte fest, dass diese Novae im Mittel 10 Magnituden lichtschwächer als andere Novae waren, was durch eine 100-fach größeren Entfernung erklärbar ist.[32] Harlow Shapley folgerte noch im gleichen Jahr daraus eine Entfernung von rund 1 Million Lichtjahren, sah das aber im Widerspruch zu spektroskopischen Messungen;[33] aus der örtlichen Verteilungsdichte der Novae wurde eine Entfernung von umgerechnet 3 Millionen Lichtjahren bestimmt.[34] Im Jahr 1922 entwarf Ernst Öpik ein schlüssiges Modell der Andromedagalaxie anhand spektroskopisch gemessener Umlaufgeschwindigkeiten der Sterne im Andromedanebel, womit sich ein Abstand von umgerechnet rund 1,5 Millionen Lichtjahren ergab.[35] Im Jahr 1923 gelang es Edwin Hubble – wenn auch mit einem Fehler behaftet – mit Hilfe veränderlicher Sterne der Cepheiden-Klasse, seine Entfernung auf 900.000 Lichtjahre zu berechnen und ihn damit als extragalaktisches Objekt zu identifizieren. Walter Baade und Fritz Zwicky entdeckten einen plausiblen Vorgang für das Aufleuchten im Jahr 1885, den sie als „Super-nova“ bezeichneten.[36] Walter Baade fand später zudem heraus, dass die von Hubble herangezogenen Cepheiden einer bisher unentdeckten, doppelt so hellen Klasse angehörten, und korrigierte die Entfernung auf über 2 Millionen Lichtjahre.[37] Im November 2005 veröffentlichte das spanische Institut d’Estudis Espacials de Catalunya/CSIC die Entdeckung eines Bedeckungsveränderlichen in M31, mit dessen Hilfe die Entfernung zur Andromedagalaxie zu 2,52 ± 0,14 Millionen Lichtjahren bestimmt wurde.[38]

Rezeption[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In der Science-Fiction ist die Andromedagalaxie häufiger Schauplatz. Nachfolgend sind hierfür einige Beispiel genannt:

  • Die Heftromanserie Perry Rhodan verlagert Handlungsebenen in die Andromedagalaxie.
  • In der Fernsehserie Andromeda ist die Andromedagalaxie einer der Schauplätze.
  • In einer Episode von Raumschiff Enterprise wird die Enterprise von Außerirdischen aus der Andromedagalaxie gekapert, die dorthin zurückkehren wollen.[39]
  • In dem Roman Mutanten auf Andromeda von Klaus Frühauf reist eine irdische Expedition in die Andromedagalaxie und besteht dort Abenteuer.
  • In der Romanserie Die stummen Götter von Arne Sjöberg befindet sich das letzte Refugium der mysteriösen Tantaliden auf einem Planeten im Andromedanebel.
  • Der SF-Roman Das Mädchen aus dem All von Iwan Jefremow verortet die Herkunft eines abgestürzten Raumschiffes im Andromedanebel.
  • Das Computer-Spiel Mass Effect: Andromeda spielt in der Andromedagalaxie.

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: Andromedagalaxie – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
WiktionaryWiktionary: Andromedagalaxie – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Videos[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c d e NASA/IPAC EXTRAGALACTIC DATABASE
  2. a b c d e SEDS: NGC 224
  3. a b J. Peñarrubia u. a.: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2014.
  4. a b P. Kafle, S. Sharma, G. Lewis, A. Robotham, S. Driver: The Need for Speed: Escape velocity and dynamical mass measurements of the Andromeda galaxy. In: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Band 475, Nr. 3, April 2018, S. 4043–4054, doi:10.1093/mnras/sty082.
  5. Yan Xu et al.: Rings and Radial Waves in the Disk of the Milky Way. In: The Astrophysical Journal. Band 801, Nr. 2, 2015, arxiv:1503.00257, doi:10.1088/0004-637X/801/2/105. 2015.
  6. L. Watkins, W. Evans, J. An: The masses of the Milky Way and Andromeda galaxies. In: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Band 406, Nr. 1, Juli 2010, S. 264–278, doi:10.1111/j.1365-2966.2010.16708.x.
  7. L. Watkins, R. van der Marel, S. Sohn, W. Evans: Evidence for an Intermediate-Mass Milky Way from Gaia DR2 Halo Globular Cluster Motions. In: The Astrophysical Journal. Band 873, Nr. 2, März 2019; vgl. ESA-Artikel, abgerufen am 13. März 2019.
  8. Die Andromeda-Galaxie MPI Radioastronomie Bonn, abgerufen am 6. Januar 2015.
  9. Sternströme rund um die Andromeda-Galaxie MPI Astronomie Heidelberg, abgerufen am 6. Januar 2015.
  10. Wenn Zwerge kollidieren Max-Planck-Gesellschaft, abgerufen am 6. Januar 2015.
  11. Bericht zur Masse von M31 auf hubblesite.org, abgerufen am 22. Januar 2012.
  12. A. Loeb, R. Narayan: arxiv:0711.3809. 2007.
  13. R. van der Marel u. a.: arxiv:1205.6864. 2012.
  14. a b S. Courteau, S. van den Bergh: Astron. Journal. Band 118, 1999, S. 337, bibcode:1999AJ....118..337C.
  15. J. Darlin: arxiv:1103.4788. 2011.
  16. John Dubinski: Der große intergalaktische Zusammenprall. spektrum.de, abgerufen am 7. November 2015.
  17. Ivan Debono: The earliest image of another galaxy. Abgerufen am 7. Mai 2018.
  18. Simon Marius: Mundus Jovialis (Hrsg.): J. Schlör, Schrenk-Verlag, Gunzenhausen, 1988, S. 45, simon-marius-gymnasium.de
  19. William Derham: Observations of the Appearances among the Fix'd Stars, Called Nebulous Stars. In: Philosophical Transactions of the Royal Society. Band 38, 1733, S. 70–74, bibcode:1733RSPT...38...70D, JSTOR:103819.
  20. Immanuel Kant: Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels. Johann Friederich Petersen, Königsberg/ Leipzig 1755, S. 103 (Digitale Volltext-Ausgabe bei Wikisource, Version vom 12. Mai 2016).
  21. W. Herschel: On the Construction of the Heavens. In: Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Band 75, Nr. 0, 1785, S. 213–266, doi:10.1098/rstl.1785.0012., siehe Seite 247 und 262
  22. M. Hoskin: The Cosmology of William Herschel. In: ASP Conference Series. Band 409, S. 91–99, bibcode:2009ASPC..409...91H.
  23. E. Hartwig: Ueber den neuen Stern im grossen Andromeda-Nebel. In: Astronomische Nachrichten. Band 112, 1885, S. 355–360, bibcode:1885AN....112..355H.
  24. Le Gentil, 1759: Remarques sur les Étoiles Nebuleuses. Mémoires de l’Académie Royale des Sciences. Année M.DCCLIX. [Remarks on the Nebulous Stars. Memoirs of the Royal Academy of Sciences. For the year 1759.] P. 453-471 + Pl. 21. Paris, 1765.
  25. Paul Hodge: The Andromeda Galaxy. 2013.
  26. Nature, 1882, Textarchiv – Internet Archive
  27. H. C. Wilson: The Great Nebula in Andromeda. In: Popular Astronomy. Band 7, 1899, S. 507–510, bibcode:1899PA......7..507W.
  28. W. Huggins, W. A. Miller: On the Spectra of Some of the Nebulae. In: Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Band 154, Nr. 0, 1864, S. 437–444, doi:10.1098/rstl.1864.0013, bibcode:1864RSPT..154..437H.
  29. M. L. Mateo: Ann. Rev. Astron. & Astroph. vol. 36, 1998, S. 435, bibcode:1998ARA&A..36..435M.
  30. Arthur Stanley Eddington: Stellar movements and the structure of the universe. London 1914 (archive.org).
  31. Sarah Loff: Hubble’s High-Definition Panoramic View of the Andromeda Galaxy. 24. Februar 2015, abgerufen am 9. Januar 2019.
  32. Heber Doust Curtis: Novae in Spiral Nebulae and the Island Universe Theory. In: Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 29, 1917, S. 206-207. bibcode:1917PASP...29..206C.
  33. Harlow Shapley: Note on the Magnitudes of Novae in Spiral Nebulae. 1917, bibcode:1917PASP...29R.213S.
  34. C. Luplau-Janssen, G. E. H. Haarh: Die Parallaxe des Andromeda-Nebels. In: Astronomische Nachrichten. Band 215, 1922, S. 285, bibcode:1922AN....215..285L.
  35. Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen Öpik 1922.
  36. Walter Baade, Fritz Zwicky: On Super-novae. In: Contributions from the Mount Wilson Observatory. Band 3, 1934, S. 73–78, bibcode:1934CoMtW...3...73B.
  37. https://web.archive.org/web/20071210105344/http://www.institute-of-brilliant-failures.com/section2.htm
  38. bibcode:2005ApJ...635L..37R
  39. siehe By Any Other Name (engl. Wikipedia)